DE112018007449B4

DE112018007449B4 - Radarvorrichtung

Info

Publication number: DE112018007449B4
Application number: DE112018007449.8T
Authority: DE
Inventors: Kazuhide HIGUCHI; Jun SHIMOKAWATOKO; Hiroyuki Mizutani; Kenichi Tajima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-05-21
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2022-05-19
Anticipated expiration: 2038-05-22
Also published as: JPWO2019224880A1; WO2019224880A1; DE112018007449T5; JP6779412B2; CN112189146A; US11448742B2; US20210063558A1

Abstract

Radarvorrichtung, umfassend:eine Radarsignalgenerierungseinheit (1) zum Generieren eines Radarsignals, dessen Frequenz sich im Laufe der Zeit in Bezug auf die Zeit nichtlinear verändert;eine Übertragungs- und Empfangseinheit (4) zum Ausgeben des von der Radarsignalgenerierungseinheit (1) generierten Radarsignals als eine Referenzwelle, Übertragen des Radarsignals an ein Ziel und Empfangen eines von dem Ziel reflektierten, zurückkehrenden Radarsignals als eine reflektierte Welle;eine Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) zum Erkennen eines Schwebungssignals, das eine Differenzfrequenz zwischen einer Frequenz der von der Radarsignalgenerierungseinheit (1) ausgegebenen Referenzwelle und einer Frequenz der von der Übertragungs- und Empfangseinheit (4) empfangenen reflektierten Welle angibt, und Umwandeln des Schwebungssignals von einem analogen Signal in ein digitales Signal; undeine Entfernungsberechnungseinheit (11, 20, 40, 60) zum Berechnen eines Entfernungskorrespondenzwertes, der mit der Entfernung des von der Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) konvertierten digitalen Signals zum Ziel korrespondiert, und Berechnen der Entfernung zum Ziel aus dem Entfernungskorrespondenzwert,wobei die Entfernungsberechnungseinheit (11) umfasst:einen Änderungsbetragrechner (12), der einen Betrag von Änderung einer Frequenz im Laufe der Zeit berechnet, angegeben durch das von der Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) konvertierte digitale Signal;einen Absolutwertrechner (13), der einen Absolutwert des Betrags von Änderung, berechnet vom Änderungsbetragrechner, als den Entfernungskorrespondenzwert, der mit der Entfernung zum Ziel korrespondiert, berechnet; undeinen Entfernungsrechner (14), der aus dem vom Absolutwertrechner berechneten Absolutwert die Entfernung zum Ziel berechnet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radarvorrichtung, die die Entfernung zu einem Ziel berechnet.
STAND DER TECHNIK
Die folgende Patentliteratur liegt eine frequenzmodulierte Dauerstrichradarvorrichtung (Frequency Modulated Continuous Wave Radar Device, FMCW-Radarvorrichtung) offen.
Die FMCW-Radarvorrichtung überträgt ein Zirpsignal, dessen Frequenz sich im Laufe der Zeit ändert, wenn eine Übertragungswelle die reflektierte Welle der Übertragungswelle, reflektiert von einem zu messenden Objekt, empfängt und von der aus der reflektierten Welle und der Übertragungswelle gemischten Welle ein Schwebungssignal generiert.
Die Frequenz des Schwebungssignals korrespondiert mit einer Zeitverzögerung der reflektierten Welle. Folglich berechnet die FMCW-Radarvorrichtung die Entfernung zu dem zu messenden Objekt aus der Frequenz des Schwebungssignals.
LISTE DER ANFÜHRUNGEN
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: JP 2002-98753 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABE
Die konventionelle Radarvorrichtung kann die zu messende Entfernung zu dem Objekt aus der Frequenz des Schwebungssignals berechnen, wenn die Frequenz des Schwebungssignals kleiner ist als die Nyquist-Frequenz eines Analog-Digital-Wandlers, der das Schwebungssignal von einem analogen Signal in ein digitales Signal konvertiert.
Wenn die Frequenz des Schwebungssignals jedoch höher als die Nyquist-Frequenz ist, kann die konventionelle Radarvorrichtung die zu messende Entfernung zu dem Objekt nicht aus der Frequenz des Schwebungssignals berechnen, da die Frequenz des Schwebungssignals bei der Nyquist-Frequenz zurückgefaltet wird.
Folglich hat die konventionelle Radarvorrichtung das Problem, dass sie nicht in der Lage ist, die zu messende Entfernung zu dem Objekt, das so weit entfernt ist, dass die Frequenz des Schwebungssignals höher ist als die Nyquist-Frequenz, zu berechnen.
Die vorliegende Erfindung wurde realisiert, um das vorstehende Problem zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Radarvorrichtung, die fähig ist, die Entfernung zu einem Ziel zu berechnen, das sich so weit entfernt befindet, dass die Frequenz eines Schwebungssignals höher ist als die Nyquist-Frequenz.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Eine erfindungsgemäße Radarvorrichtung ist durch Anspruch 1 gegeben. Eine erfindungsgemäße Radarvorrichtung umfasst insbesondere: eine Radarsignalgenerierungseinheit, die ein Radarsignal generiert, dessen Frequenz sich im Laufe der Zeit in Bezug auf die Zeit nichtlinear verändert; eine Übertragungs- und Empfangseinheit, die das von der Radarsignalgenerierungseinheit generierte Radarsignal als eine Referenzwelle überträgt, das Radarsignal an ein Ziel überträgt und ein zurückkehrendes Radarsignal, das vom Ziel als eine reflektierte Welle reflektiert wurde, empfängt; eine Schwebungssignalerkennungseinheit, die ein Schwebungssignal erkennt, das eine Differenzfrequenz zwischen einer Frequenz der von der Radarsignalgenerierungseinheit ausgegebenen Referenzwelle und einer Frequenz der von der Übertragungs- und Empfangseinheit reflektierten Welle angibt, und das Schwebungssignal von einem analogen Signal in ein digitales Signal konvertiert; und eine Entfernungsberechnungseinheit, die aus dem von der Schwebungssignalerkennungseinheit konvertierten digitalen Signal einen Entfernungskorrespondenzwert berechnet, der mit der Entfernung zum Ziel korrespondiert, und die Entfernung zum Ziel aus dem Entfernungskorrespondenzwert berechnet, wobei die Entfernungsberechnungseinheit umfasst: einen Änderungsbetragrechner, der einen Betrag von Änderung einer Frequenz im Laufe der Zeit berechnet, angegeben durch das von der Schwebungssignalerkennungseinheit konvertierte digitale Signal; einen Absolutwertrechner, der einen Absolutwert des Betrags von Änderung, berechnet vom Änderungsbetragrechner, als den Entfernungskorrespondenzwert, der mit der Entfernung zum Ziel korrespondiert, berechnet; und einen Entfernungsrechner, der aus dem vom Absolutwertrechner berechneten Absolutwert die Entfernung zum Ziel berechnet.
Weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Radarvorrichtung sind durch die unabhängigen Ansprüche 2, 5 und 6 gegeben.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß ist die Radarvorrichtung so ausgelegt, dass die Entfernungsberechnungseinheit den mit der Entfernung zum Ziel korrespondierenden Entfernungskorrespondenzwert aus dem von der Schwebungssignalerkennungseinheit konvertierten digitalen Signal berechnet und die Entfernung zum Ziel aus dem Entfernungskorrespondenzwert berechnet. Folglich kann die erfindungsgemäße Radarvorrichtung die Entfernung zum Ziel, das so weit entfernt ist, dass die Frequenz des Schwebungssignals höher ist als die Nyquist-Frequenz, berechnen.
Figurenliste

1 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Radarvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Radarsignal zeigt, dessen Frequenz sich im Laufe der Zeit in Bezug auf die Zeit nichtlinear verändert.
3 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Veränderung in der durch ein von einem Frequenzmischer 9 ausgegebenes Schwebungssignal angegebenen Frequenz im Laufe der Zeit und eine Veränderung in der durch ein von einem ADC 10 ausgegebenen digitalen Signal angegebenen Frequenz zeigt.
4 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Absolutwert eines Betrags von Änderung der durch das digitale Signal angegebenen Frequenz im Laufe der Zeit und der Entfernung zu einem Ziel zeigt.
5 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Radarvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
6 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Radarvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
7 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer weiteren Radarvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
8 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer noch weiteren Radarvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
9 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Radarvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
10 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer weiteren Radarvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
11 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer noch weiteren Radarvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Um die vorliegende Erfindung detaillierter zu beschreiben, wird nun ein Modus zur Ausführung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Radarvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
In 1 umfasst eine Radarsignalgenerierungseinheit 1 eine Signalquellensteuerungsvorrichtung 2 und eine Signalquelle 3.
Die Radarsignalgenerierungseinheit 1 generiert ein Radarsignal, dessen Frequenz sich im Laufe der Zeit in Bezug auf die Zeit nichtlinear verändert, und gibt das Radarsignal an einen Teiler 5 aus.
Die Signalquellensteuerungsvorrichtung 2 wird durch eine Lookup-Tabelle (LUT), einen Digital-Analog-Wandler (Digital to Analog Converter, DAC) usw. erreicht.
Die Signalquellensteuerungsvorrichtung 2 gibt an die Signalquelle 3 ein Steuersignal aus, dessen Frequenz sich im Laufe der Zeit monoton erhöht oder monoton verringert und in Bezug auf die Zeit nichtlinear ist.
Die Signalquelle 3 ist umgesetzt durch eine Schaltung, die einen spannungsgesteuerten Oszillator (Voltage Controlled Oscillator, VCO), eine phasensynchronisierte Schleife (Phased Locked Loop, PLL) oder einen direkten digitalen Synthesizer (DDS) umfasst.
Die Signalquelle 3 ist eine Signalquelle, in der eine Oszillationsfrequenz durch ein von der Signalquellensteuerungsvorrichtung 2 ausgegebenes Steuersignal gesteuert wird, und die Signalquelle 3 gibt an den Teiler 5 ein Radarsignal aus, dessen Frequenz sich im Laufe der Zeit in Bezug auf die Zeit nichtlinear verändert.
Eine Übertragungs- und Empfangseinheit 4 umfasst den Teiler 5, eine Übertragungsantenne 6 und einer Empfangsantenne 7.
Die Übertragungs- und Empfangseinheit 4 gibt das von der Signalquelle 3 ausgegebene Radarsignal als eine Referenzwelle an einen Frequenzmischer 9 aus, überträgt das Radarsignal in Richtung eines Ziels und empfängt ein von dem Ziel reflektiertes, zurückkehrendes Radarsignal als eine reflektierte Welle.
Der Teiler 5 wird beispielsweise durch einen Wilkinson-Teiler erreicht.
Der Teiler 5 teilt das von der Signalquelle 3 ausgegebene Radarsignal in zwei, gibt eines der geteilten Radarsignale als eine Referenzwelle an den Frequenzmischer 9 aus und gibt das andere geteilte Radarsignal an die Übertragungsantenne 6 aus.
Die Übertragungsantenne 6 wird beispielsweise durch eine Patchantenne erreicht.
Die Übertragungsantenne 6 überträgt das von dem Teiler 5 ausgegebene Radarsignal in Richtung des Ziels.
Die Empfangsantenne 7 wird beispielsweise durch eine Patchantenne erreicht.
Die Empfangsantenne 7 empfängt, als eine reflektierte Welle, ein zurückkehrendes Radarsignal, das von dem Ziel reflektiert wurde, nachdem das Radarsignal von der Übertragungsantenne 6 in Richtung des Ziels übertragen wurde.
Eine Schwebungssignalerkennungseinheit 8 umfasst den Frequenzmischer 9 und einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 10.
Die Schwebungssignalerkennungseinheit 8 erkennt ein Schwebungssignal, das eine Differenzfrequenz zwischen der Frequenz der von dem Teiler 5 ausgegebenen Referenzwelle und der Frequenz der von der Empfangsantenne 7 empfangenen reflektierten Welle angibt, und konvertiert das Schwebungssignal von einem analogen Signal in ein digitales Signal.
Der Frequenzmischer 9 wird durch eine Gilbertzelle, einen Diodenmischer oder Ähnliches erreicht.
Der Frequenzmischer 9 erkennt das Schwebungssignal, das eine Differenzfrequenz zwischen der Frequenz der von dem Teiler 5 ausgegebenen Referenzwelle und der Frequenz der von der Empfangsantenne 7 empfangenen reflektierten Welle angibt, und gibt das Schwebungssignal an den ADC 10 aus.
Der ADC 10 konvertiert das vom Frequenzmischer 9 ausgegebene Schwebungssignal von einem analogen Signal in ein digitales Signal und gibt das digitale Signal an einen Änderungsbetragrechner 12 aus.
Das heißt, der ADC 10 tastet das von dem Frequenzmischer 9 mit einer Abtastfrequenz f_s ausgegebene Schwebungssignal ab, diskretisiert das Schwebungssignal temporär und quantisiert den Spannungswert des diskretisierten Schwebungssignals, dabei das Schwebungssignal von einem analogen Signal in ein digitales Signal konvertierend.
Eine Entfernungsberechnungseinheit 11 umfasst den Änderungsbetragrechner 12, einen Absolutwertrechner 13 und einen Entfernungsrechner 14.
Die Entfernungsberechnungseinheit 11 berechnet einen Entfernungskorrespondenzwert, der mit der Entfernung des von dem vom ADC 10 ausgegebenen digitalen Signals zum Ziel korrespondiert, und berechnet aus dem Entfernungskorrespondenzwert die Entfernung zum Ziel.
Der Änderungsbetragrechner 12 berechnet einen Betrag von Änderung der Frequenz im Laufe der Zeit, angegeben durch das vom ADC 10 ausgegebene digitale Signal, und gibt den Änderungsbetrag an den Absolutwertrechner 13 aus.
Der Absolutwertrechner 13 berechnet den Absolutwert des von dem Änderungsbetragrechner 12 ausgegebenen Änderungsbetrags als einen Entfernungskorrespondenzwert, der mit der Entfernung zum Ziel korrespondiert, und gibt den Absolutwert an den Entfernungsrechner 14 aus.
Der Entfernungsrechner 14 berechnet die Entfernung zum Ziel aus dem vom Absolutwertrechner 13 ausgegebenen Absolutwert.
Hier ist jeder aus dem Änderungsbetragrechner 12, dem Absolutwertrechner 13 und dem Entfernungsrechner 14 beispielsweise eine Einzelschaltung, eine Verbundschaltung, ein programmierter Prozessor, ein paralleler programmierter Prozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) oder eine Kombination einiger dieser Schaltungen.
Jeder aus dem Änderungsbetragrechner 12, dem Absolutwertrechner 13 und dem Entfernungsrechner 14 ist nicht darauf begrenzt, von bestimmter Hardware implementiert zu sein, sondern kann durch Software, Firmware oder eine Kombination von Software und Firmware implementiert sein.
Die Software oder Firmware wird in einem Speicher eines Computers als ein Programm gespeichert. Der Computer steht für Hardware, die das Programm ausführt, und kann beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), ein zentraler Prozessor, eine Verarbeitungseinheit, eine Recheneinheit, ein Mikroprozessor, ein Mikrocomputer, ein Prozessor, ein digitaler Signalprozessor (DSP) sein.
Nachfolgend wird die in 1 gezeigte Radarvorrichtung beschrieben.
Die Signalquellensteuerungsvorrichtung 2 gibt an die Signalquelle 3 ein Steuersignal aus, dessen Frequenz sich im Laufe der Zeit monoton erhöht oder monoton verringert und in Bezug auf die Zeit nichtlinear ist.
Die Signalquellensteuerungsvorrichtung 2 gibt beispielsweise ein Steuersignal, dessen Wellenform durch eine quadratische Funktion repräsentiert ist, an die Signalquelle 3 aus.
Wenn das Steuersignal von der Signalquellensteuerungsvorrichtung 2 empfangen wird, wird eine Oszillationsfrequenz durch das Steuersignal in der Signalquelle 3 gesteuert, und die Signalquelle 3 gibt an den Teiler 5 ein Radarsignal aus, dessen Frequenz sich im Laufe der Zeit in Bezug auf die Zeit nichtlinear verändert.
2 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Radarsignal zeigt, dessen Frequenz sich im Laufe der Zeit in Bezug auf die Zeit nichtlinear verändert.
In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 100 ein von der Signalquelle 3 ausgegebenes Steuersignal.
Die Frequenz f_tx(t) des von der Signalquelle 3 ausgegebenen Radarsignals 100 kann durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt werden. $f_{tx} (t) = α \cdot t^{2} + β \cdot t + γ$
In der Gleichung (1) ist t die Zeit, und α, β und γ sind Koeffizienten.
Ferner kann die Phase θ_tx(t) des Radarsignals 100 durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt werden. $θ_{tx} (t) = 2 π \int f_{tx} dt = 2 π (\frac{1}{3} α t^{3} + \frac{1}{2} β t^{2} + γ t) + φ_{0}$
Die Wellenform der Frequenz f_tx(t) des in 2 gezeigten Radarsignals 100 wird durch eine quadratische Funktion ausgedrückt, doch dies ist lediglich ein Beispiel. Die Wellenform kann beispielsweise durch eine kubische Funktion repräsentiert werden.
Wenn die Wellenform der Frequenz f_tx(t) des Radarsignals 100 durch eine kubische Funktion repräsentiert ist, gibt die Signalquellensteuerungsvorrichtung 2 an die Signalquelle 3 ein Steuersignal aus, dessen Wellenform durch eine kubische Funktion repräsentiert ist.
Beim Empfang des Radarsignals von der Signalquelle 3 teilt der Teiler 5 das Radarsignal in zwei, gibt eines der geteilten Radarsignale als eine Referenzwelle an den Frequenzmischer 9 aus und gibt das andere geteilte Radarsignal an die Übertragungsantenne 6 aus.
Die Übertragungsantenne 6 überträgt das von dem Teiler 5 ausgegebene Radarsignal in Richtung des Ziels.
Das von der Übertragungsantenne 6 übertragene Radarsignal wird von dem Ziel reflektiert.
Die Empfangsantenne 7 empfängt das von dem Ziel reflektierte zurückkehrende Radarsignal als eine reflektierte Welle.
Aufgrund von Reziprokation zwischen dem Ziel und der Radarvorrichtung weist das von der Empfangsantenne 7 empfangene Radarsignal in Bezug auf das von der Übertragungsantenne 6 übertragene Radarsignal eine Verschiebung auf.
Folglich ist das von der Empfangsantenne 7 empfangene Radarsignal als ein Radarsignal 110 repräsentiert, gezeigt in 2.
Das in 2 gezeigte Radarsignal 110 ist ein Radarsignal, wenn die Entfernung von der Radarvorrichtung zum Ziel kurz ist, und ein Radarsignal ist als ein Radarsignal 115 repräsentiert, wenn die Entfernung von der Radarvorrichtung zum Ziel lang ist. Das Radarsignal 115 hat eine größere Verzögerungszeit als das Radarsignal 110.
Hier geben die Aussagen „die Entfernung zum Ziel ist kurz“ und „die Entfernung zum Ziel ist lang“ Unterschiede in der Entfernung an, wenn zwei Entfernungen verglichen werden.
Das von der Empfangsantenne 7 empfangene Radarsignal wird in den Frequenzmischer 9 eingegeben.
Die Phase θ_rx(t) des von der Empfangsantenne 7 empfangenen Radarsignals kann durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt werden. $θ_{rx} (t) = θ_{tx} (t - \frac{2 R}{c})$
In Gleichung (3) ist c die Lichtgeschwindigkeit, und R ist die Entfernung zum Ziel.
Der Frequenzmischer 9 erkennt das Schwebungssignal, das eine Differenzfrequenz zwischen der Frequenz der von dem Teiler 5 ausgegebenen Referenzwelle und der Frequenz der von der Empfangsantenne 7 empfangenen reflektierten Welle angibt, und gibt das Schwebungssignal an den ADC 10 aus.
Die Phase θ_tx(t) des Schwebungssignals kann durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt werden. $\begin{array}{l} θ_{b} (t) = θ_{tx} - θ_{rx} \\ = 2 π [α \cdot \frac{2 R}{c} \cdot t^{2} + {- α \cdot {(\frac{2 R}{c})}^{2} + β \cdot \frac{2 R}{c}} \cdot t + \frac{1}{3} \cdot α \cdot {(\frac{2 R}{c})}^{3} - \frac{1}{2} \cdot β \cdot {(\frac{2 R}{c})}^{2} + γ \cdot \frac{2 R}{c}] \end{array}$
Ferner kann die Frequenz f_b(t) des Schwebungssignals durch die folgende Gleichung (5) ausgedrückt werden. $f_{b} (t) = \frac{1}{2 π} \cdot \frac{\partial θ_{b}}{\partial t} = 2 α \cdot \frac{2 R}{c} \cdot t - α \cdot {(\frac{2 R}{c})}^{2} + β \cdot \frac{2 R}{c}$
Die Frequenz f_b(t) des Schwebungssignals, ausgedrückt durch Gleichung (5), ist eine lineare Funktion in Bezug auf Zeit.
Bei Empfang des Schwebungssignals vom Frequenzmischer 9 konvertiert der ADC 10 das Schwebungssignal von einem analogen Signal in ein digitales Signal und gibt das digitale Signal an den Änderungsbetragrechner 12 aus.
Das heißt, der ADC 10 tastet das von dem Frequenzmischer 9 mit einer Abtastfrequenz f_s ausgegebene Schwebungssignal ab, diskretisiert das Schwebungssignal temporär und quantisiert den Spannungswert des diskretisierten Schwebungssignals, dabei das Schwebungssignal von einem analogen Signal in ein digitales Signal konvertierend.
Hier korrespondiert der Betrag von Änderung der Frequenz im Laufe der Zeit, angegeben durch das vom Frequenzmischer 9 ausgegebene Schwebungssignal, mit der Entfernung zum Ziel.
3 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Veränderung in der durch das vom Frequenzmischer 9 ausgegebene Schwebungssignal angegebenen Frequenz im Laufe der Zeit und eine Veränderung in der durch das vom ADC 10 ausgegebenen digitalen Signal angegebenen Frequenz zeigt.
In 3 bezeichnet Bezugszeichen 120 eine Veränderung der Frequenz im Laufe der Zeit, angegeben durch das Schwebungssignal, wenn die Entfernung von der Radarvorrichtung zum Ziel kurz ist, und Bezugszeichen 130 bezeichnet eine Veränderung der Frequenz im Laufe der Zeit, angegeben durch das Schwebungssignal, wenn die Entfernung von der Radarvorrichtung zum Ziel lang ist.
Wenn Entfernungen von der Radarvorrichtung zum Ziel unterschiedlich sind, sind die Gefälle der Beträge von Veränderung der Frequenzen im Laufe der Zeit, angegeben durch die Schwebungssignale, unterschiedlich.
Die durch das vom ADC 10 ausgegebene digitale Signal angegebene Frequenz wird bei der Nyquist-Frequenz f_n des ADC 10 und 0 Hz zurückgefaltet. Die Nyquist-Frequenz f_n ist eine Hälfte der Abtastfrequenz f_s.
Bezugszeichen 140 bezeichnet eine Veränderung der Frequenz im Laufe der Zeit, angegeben durch das digitale Signal, wenn die Entfernung von der Radarvorrichtung zum Ziel kurz ist, und Bezugszeichen 150 bezeichnet eine Veränderung der Frequenz im Laufe der Zeit, angegeben durch das digitale Signal, wenn die Entfernung von der Radarvorrichtung zum Ziel lang ist.
Die durch das digitale Signal angegebene Frequenz wird bei der Nyquist-Frequenz f_n zurückgefaltet und verändert sich folglich von einem sich erhöhenden Zustand im Laufe der Zeit zu einem sich verringernden Zustand im Laufe der Zeit.
Ferner wird die durch das digitale Signal angegebene Frequenz bei 0 Hz zurückgefaltet und verändert sich folglich von dem sich verringernden Zustand im Laufe der Zeit zu dem sich erhöhenden Zustand im Laufe der Zeit.
4 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Absolutwert des Betrags von Änderung der Frequenz im Laufe der Zeit, angegeben durch das digitale Signal, und der Entfernung zum Ziel zeigt.
Bezugszeichen 160 gibt eine Kennlinie an, welche die Entfernung in Bezug auf den Absolutwert des Betrags von Änderung angibt.
Wenn die Entfernung von der Radarvorrichtung zum Ziel kurz ist, ist die Neigung der Kennlinie 160 klein, und wenn die Entfernung von der Radarvorrichtung zum Ziel lang ist, ist die Neigung der Kennlinie 160 groß.
Beim Empfang des vom ADC 10 ausgegebenen digitalen Signals berechnet der Änderungsbetragrechner 12 einen Betrag von Änderung Δf der Frequenz im Laufe der Zeit, angegeben durch das digitale Signal, durch, beispielsweise, Differenzieren der Frequenz des digitalen Signals in Bezug auf die Zeit, und gibt den Betrag von Änderung Δf an den Absolutwertrechner 13 aus.
Die Zeitableitung der Frequenz, angegeben durch das digitale Signal, korrespondiert mit dem Betrag von Änderung Δf der Frequenz im Laufe der Zeit, angegeben durch das digitale Signal.
Das Vorzeichen der Zeitableitung ist positiv, während sich die von dem digitalen Signal angegebene Frequenz von 0 Hz zur Nyquist-Frequenz f_n ändert, und wenn das Vorzeichen der Zeitableitung positiv ist, erhöht sich die von dem digitalen Signal angegebene Frequenz im Laufe der Zeit.
Während sich die von dem digitalen Signal angegebene Frequenz von der Nyquist-Frequenz f_n auf 0 Hz ändert, ist das Vorzeichen der Zeitableitung negativ, und wenn das Vorzeichen der Zeitableitung negativ ist, verringert sich die von dem digitalen Signal angegebene Frequenz im Laufe der Zeit.
Beim Empfang des Betrags von Änderung Δf vom Änderungsbetragrechner 12 berechnet der Absolutwertrechner 13 den Absolutwert | Δf | des Betrags von Änderung Δf als einen Entfernungskorrespondenzwert, der mit der Entfernung zum Ziel korrespondiert, und gibt den Absolutwert | Δf | an den Entfernungsrechner 14 aus.
Beim Empfang des Absolutwerts | Δf | vom Absolutwertrechner 13 berechnet der Entfernungsrechner 14 die Entfernung R zum Ziel aus dem Absolutwert | Δf |, wie durch die folgende Gleichung (6) ausgedrückt. $R = \frac{c \cdot | Δ ƒ |}{4 \cdot α}$
In der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ist die Radarvorrichtung so ausgelegt, dass die Entfernungsberechnungseinheit 11 den mit der Entfernung zum Ziel korrespondierenden Entfernungskorrespondenzwert aus dem von der Schwebungssignalerkennungseinheit 8 konvertierten digitalen Signal berechnet und die Entfernung zum Ziel aus dem Entfernungskorrespondenzwert berechnet. Folglich kann die Radarvorrichtung die Entfernung zu dem Ziel, das so weit entfernt ist, dass die Frequenz des Schwebungssignals höher ist als die Nyquist-Frequenz, berechnen.
Zweite Ausführungsform
In der Radarvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform umfasst die Entfernungsberechnungseinheit 11 den Änderungsbetragrechner 12, den Absolutwertrechner 13 und den Entfernungsrechner 14.
Die zweite Ausführungsform beschreibt eine Radarvorrichtung, die mit einer Entfernungsberechnungseinheit 20 ausgestattet ist, die einen Replikasignalgenerator 21, einen Rechner für ein inneres Produkt 22, einen Absolutwertrechner 23 und einen Entfernungsrechner 24 umfasst.
5 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration der Radarvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. In 5 sind Elemente, die den Elementen in 1 gleichen oder mit ihnen korrespondieren, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und folglich wird deren Beschreibung weggelassen.
Ähnlich der in 1 gezeigten Entfernungsberechnungseinheit 11 berechnet die Entfernungsberechnungseinheit 20 einen Entfernungskorrespondenzwert, der mit der Entfernung eines Ziels von einem vom ADC 10 ausgegebenen digitalen Signal korrespondiert, und berechnet aus dem Entfernungskorrespondenzwert die Entfernung zum Ziel.
Der Replikasignalgenerator 21 generiert ein Signal mit der gleichen Abtastperiode t_s wie die Abtastperiode t_s des ADC 10 als ein Replikasignal des vom ADC 10 ausgegebenen digitalen Signals und gibt das Replikasignal an den Rechner für ein inneres Produkt 22 aus.
Der Rechner für ein inneres Produkt 22 berechnet das innere Produkt des vom ADC 10 ausgegebenen digitalen Signals und des vom Replikasignalgenerator 21 ausgegebenen Replikasignals.
Der Absolutwertrechner 23 berechnet den Absolutwert des von dem Rechner für ein inneres Produkt 22 berechneten inneren Produkts als den Entfernungskorrespondenzwert, der mit der Entfernung zum Ziel korrespondiert, und gibt den Absolutwert des inneren Produkts an den Entfernungsrechner 24 aus.
Der Entfernungsrechner 24 berechnet die Entfernung zum Ziel aus dem vom Absolutwertrechner 23 ausgegebenen Absolutwert.
Hier ist jeder aus dem Replikasignalgenerator 21, dem Rechner für ein inneres Produkt 22, dem Absolutwertrechner 23 und dem Entfernungsrechner 24 beispielsweise eine Einzelschaltung, eine Verbundschaltung, ein programmierter Prozessor, ein parallel programmierter Prozessor, eine ASIC, ein FPGA oder eine Kombination einiger dieser Schaltungen.
Jeder aus dem Replikasignalgenerator 21, dem Rechner für ein inneres Produkt 22 und dem Absolutwertrechner 23 und dem Entfernungsrechner 24 ist nicht darauf begrenzt, von bestimmter Hardware implementiert zu sein, sondern kann durch Software, Firmware oder eine Kombination von Software und Firmware implementiert sein.
Nachfolgend wird die in 5 gezeigte Radarvorrichtung beschrieben.
Zu beachten ist, dass nachfolgend hauptsächlich der Betrieb der Entfernungsberechnungseinheit 20 beschrieben wird, da die Elemente neben der Entfernungsberechnungseinheit 20 denen der in 1 gezeigten Radarvorrichtung ähneln.
Wenn die Abtastperiode des ADC 10 t_s ist, kann die Phase θ_ADC(n) des digitalen Signals in der n-ten Abtastung des ADC 10 durch die folgende Gleichung (7) ausgedrückt werden. $θ_{ADC} (n) = 2 π [α \cdot \frac{2 R}{c} \cdot {(t_{s} \cdot n)}^{2} + {- α \cdot {(\frac{2 R}{c})}^{2} + β \cdot \frac{2 R}{c}} \cdot (t_{s} \cdot n) + \frac{1}{3} \cdot α \cdot {(\frac{2 R}{c})}^{3} - \frac{1}{2} \cdot β \cdot {(\frac{2 R}{c})}^{2} + γ \cdot \frac{2 R}{c}]$
Der Replikasignalgenerator 21 generiert ein Signal mit der gleichen Abtastperiode t_s wie die Abtastperiode t_s des ADC 10 als ein Replikasignal des vom ADC 10 ausgegebenen digitalen Signals und gibt das Replikasignal an den Rechner für ein inneres Produkt 22 aus.
Wenn beispielsweise davon ausgegangen wird, dass die Entfernung zum Ziel etwa 10 Meter beträgt, generiert der Replikasignalgenerator 21 ein Replikasignal, das eine Entfernung von 10 Metern im Erkennungsentfernungsbereich des Ziels umfasst.
Die Phase θ_REP(n, r) des vom Replikasignalgenerator 21 ausgegebenen Replikasignals kann durch die folgende Gleichung (8) ausgedrückt werden. $θ_{REP} (n, r) = 2 π [α \cdot \frac{2 r}{c} \cdot {(t_{s} \cdot n)}^{2} + {- α \cdot {(\frac{2 r}{c})}^{2} + β \cdot \frac{2 r}{c}} \cdot (t_{s} \cdot n) + \frac{1}{3} \cdot α \cdot {(\frac{2 r}{c})}^{3} - \frac{1}{2} \cdot β \cdot {(\frac{2 r}{c})}^{2} + γ \cdot \frac{2 r}{c}]$
In Gleichung (8) ist r eine Entfernung, die im Erkennungsentfernungsbereich des Ziels enthalten ist.
Die Abtastperiode t_s des vom Replikasignalgenerator 21 ausgegebenen Replikasignals ist gleich der Abtastperiode t_s des ADC 10. Folglich wird die durch das Replikasignal angegebene Frequenz, ähnlich der durch das vom ADC 10 ausgegebene digitale Signal angegebenen Frequenz, bei der Nyquist-Frequenz f_n und 0 Hz gefaltet.
Der Rechner für ein inneres Produkt 22 berechnet das innere Produkt X_r(r) des vom ADC 10 ausgegebenen digitalen Signals und des vom Replikasignalgenerator 21 ausgegebenen Replikasignals, wie durch die folgende Gleichung (9) ausgedrückt. $X_{r} (r) = \sum_{n = 0}^{N - 1} {x_{r} (n) \cdot cos (θ_{REP} (n, r))}$
In Gleichung (9) ist x_r(n) das vom ADC 10 ausgegebene digitale Signal, und N ist die Anzahl der Abtastungen des Schwebungssignals im ADC 10.
Ferner erhält der Rechner für ein inneres Produkt 22 ein Quadraturreplikasignal mit Bezug auf das vom Replikasignalgenerator 21 ausgegebene Replikasignal und berechnet das innere Produkt X_i(r) des vom ADC 10 ausgegebenen digitalen Signals und des Quadraturreplikasignals, wie durch die folgende Gleichung (10) ausgedrückt. $X_{i} (r) = \sum_{n = 0}^{N - 1} {- x_{r} (n) \cdot sin (θ_{REP} (n, r))}$
Der Rechner für ein inneres Produkt 22 gibt jedes aus dem inneren Produkt X_r(r) und dem inneren Produkt X_i(r) an den Absolutwertrechner 23 aus.
Beim Empfang des inneren Produkts X_r(r) und des inneren Produkts X_i(r) von dem Rechner für ein inneres Produkt 22 berechnet der Absolutwertrechner 23 den Absolutwert X(r) der inneren Produkte X_r(r) und X_i(r) als den Entfernungskorrespondenzwert, der mit der Entfernung zum Ziel korrespondiert, wie durch die folgende Gleichung (11) ausgedrückt. $X (r) = \sqrt{{X_{r} (r)}^{2} + {X_{i} (r)}^{2}}$
Der Absolutwertrechner 23 gibt den Absolutwert X(r) an den Entfernungsrechner 24 aus.
Beim Empfang des Absolutwerts X(r) vom Absolutwertrechner 23 berechnet der Entfernungsrechner 24 die Entfernung zum Ziel aus dem Absolutwert X(r).
Das heißt, der Entfernungsrechner 24 überstreicht die Entfernung r mit einer arbiträren Granularität im Erkennungsentfernungsbereich des Ziels und sucht nach der Entfernung r, in welcher der Absolutwert X(r) als die Entfernung zum Ziel maximal ist.
Da der Absolutwert X(r) des inneren Produkts proportional zur Reflexionsintensität des Radarsignals ist, kann auch die Reflexionsintensität des Radarsignals, das von dem in der Entfernung r befindlichen Ziel reflektiert wurde, als X(r) erhalten werden.
In der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform umfasst die Entfernungsberechnungseinheit 20 den Replikasignalgenerator 21, der als ein Replikasignal des vom ADC 10 ausgegebenen Signals ein Signal generiert, dessen Abtastperiode t_s der Abtastperiode t_s des ADC 10 gleicht, und den Rechner für ein inneres Produkt 22, der das innere Produkt des vom ADC 10 ausgegebenen digitalen Signals und des vom Replikasignalgenerator 21 ausgegebenen Replikasignals berechnet. Ferner umfasst die Entfernungsberechnungseinheit 20 den Absolutwertrechner 23, der als einen mit der Entfernung zum Ziel korrespondierenden Entfernungskorrespondenzwert den Absolutwert des vom Rechner für ein inneres Produkt 22 berechneten inneren Produkts berechnet, und den Entfernungsrechner 24, der die Entfernung zum Ziel aus dem vom Absolutwertrechner 23 berechneten Absolutwert berechnet.
Folglich kann, ähnlich der Radarvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, die Radarvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform die Entfernung zu dem Ziel, das so weit entfernt ist, dass die Frequenz des Schwebungssignals höher ist als die Nyquist-Frequenz, berechnen. Die Radarvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform kann auch die Reflexionsintensität des vom Ziel reflektierten Radarsignals erhalten.
Dritte Ausführungsform
Die dritte Ausführungsform beschreibt eine Radarvorrichtung, die mit einer Entfernungsberechnungseinheit 40 ausgestattet ist, die einen Generator für ein komplexes Replikasignal 41, einen Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42, einen Absolutwertrechner 43 und einen Entfernungsrechner 44 umfasst.
6 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration der Radarvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. In 6 sind Elemente, die den Elementen in 1 gleichen oder mit ihnen korrespondieren, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und folglich wird deren Beschreibung weggelassen.
Die Schwebungssignalerkennungseinheit 30 umfasst Teiler 31 und 32, Frequenzmischer 33 und 35, einen Phasenverschieber 34 und ADCs 36 und 37.
Der Teiler 31 teilt eine vom Teiler 5 ausgegebene Referenzwelle in zwei, gibt eine der geteilten Referenzwellen an den Frequenzmischer 33 aus und gibt die andere geteilte Referenzwelle an den Phasenverschieber 34 aus.
Der Teiler 32 teilt eine von der Empfangsantenne 7 empfangene reflektierte Welle in zwei, gibt eine der geteilten reflektierten Wellen an den Frequenzmischer 33 aus und gibt die andere geteilte reflektierte Welle an den Frequenzmischer 35 aus.
Der Frequenzmischer 33 erkennt ein erstes Schwebungssignal, das eine Differenzfrequenz zwischen der Frequenz der von dem Teiler 31 ausgegebenen Referenzwelle und der Frequenz der von dem Teiler 32 ausgegebenen reflektierten Welle angibt, und gibt das erste Schwebungssignal an den ADC 36 aus.
Der Phasenverschieber 34 verschiebt die Phase der vom Teiler 31 ausgegebenen Referenzwelle um 90 Grad und gibt die phasenverschobene Referenzwelle an den Frequenzmischer 35 aus.
Der Frequenzmischer 35 erkennt ein zweites Schwebungssignal, das eine Differenzfrequenz zwischen der Frequenz der von dem Phasenverschieber 34 ausgegebenen Referenzwelle und der Frequenz der von dem Teiler 32 ausgegebenen reflektierten Welle angibt, und gibt das zweite Schwebungssignal an den ADC 37 aus.
Der ADC 36 konvertiert das vom Frequenzmischer 33 ausgegebene erste Schwebungssignal von einem analogen Signal in ein erstes digitales Signal und gibt das erste digitale Signal an den Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42 aus.
Der ADC 37 konvertiert das vom Frequenzmischer 35 ausgegebene zweite Schwebungssignal von einem analogen Signal in ein zweites digitales Signal und gibt das zweite digitale Signal an den Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42 aus.
Die Entfernungsberechnungseinheit 40 berechnet einen Entfernungskorrespondenzwert, der mit der Entfernung des von dem vom ADC 36 ausgegebenen ersten digitalen Signals und des vom ADC 37 ausgegebenen zweiten digitalen Signals zum Ziel korrespondiert, und berechnet aus dem Entfernungskorrespondenzwert die Entfernung zum Ziel.
Der Generator für ein komplexes Replikasignal 41 generiert das gleiche Signal mit einer Abtastperiode t_s wie die Abtastperiode t_s des ADC 36 als ein erstes Replikasignal des vom ADC 36 ausgegebenen ersten digitalen Signals.
Der Generator für ein komplexes Replikasignal 41 generiert ein Signal mit der gleichen Abtastperiode t_s wie die Abtastperiode t_s des ADC 37 als ein zweites Replikasignal des vom ADC 37 ausgegebenen zweiten digitalen Signals.
Der Generator für ein komplexes Replikasignal 41 generiert ein komplexes Replikasignal, das ein komplexes Signal ist, aus dem ersten Replikasignal und dem zweiten Replikasignal und gibt das komplexe Replikasignal an den Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42 aus.
Der Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42 generiert ein komplexes digitales Signal, das ein komplexes Signal ist, aus dem vom ADC 36 ausgegebenen ersten digitalen Signal und dem vom ADC 37 ausgegebenen zweiten digitalen Signal.
Der Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42 berechnet das innere Produkt des komplexen digitalen Signals und des vom Generator für ein komplexes Replikasignal 41 ausgegebenen Replikasignals.
Der Absolutwertrechner 43 berechnet den Absolutwert des von dem Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42 berechneten inneren Produkts als den Entfernungskorrespondenzwert, der mit der Entfernung zum Ziel korrespondiert.
Der Entfernungsrechner 44 berechnet die Entfernung zum Ziel aus dem vom Absolutwertrechner 43 berechneten Absolutwert.
Hier ist jeder aus dem Generator für ein komplexes Replikasignal 41, dem Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42, dem Absolutwertrechner 43 und dem Entfernungsrechner 44 beispielsweise eine Einzelschaltung, eine Verbundschaltung, ein programmierter Prozessor, ein paralleler programmierter Prozessor, eine ASIC, ein FPGA oder eine Kombination einiger dieser Schaltungen.
Jeder aus dem Generator für ein komplexes Replikasignal 41, dem Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42, dem Absolutwertrechner 43 und dem Entfernungsrechner 44 ist nicht darauf begrenzt, von bestimmter Hardware implementiert zu sein, sondern kann durch Software, Firmware oder eine Kombination von Software und Firmware implementiert sein.
Nachfolgend wird die in 6 gezeigte Radarvorrichtung beschrieben.
Zu beachten ist, dass nachfolgend hauptsächlich der Betrieb der Schwebungssignalerkennungseinheit 30 und der Entfernungsberechnungseinheit 40 beschrieben wird, da die Elemente neben der Schwebungssignalerkennungseinheit 30 und der Entfernungsberechnungseinheit 40 denen der in 1 gezeigten Radarvorrichtung ähneln.
Bei Empfang der Referenzwelle vom Teiler 5 teilt der Teiler 31 die Referenzwelle in zwei, gibt eine der geteilten Referenzwellen an den Frequenzmischer 33 aus und gibt die andere geteilte Referenzwelle an den Phasenverschieber 34 aus.
Der Teiler 32 teilt die von der Empfangsantenne 7 empfangene reflektierte Welle in zwei, gibt eine der geteilten reflektierten Wellen an den Frequenzmischer 33 aus und gibt die andere geteilte reflektierte Welle an den Frequenzmischer 35 aus.
Beim Empfang der Referenzwelle vom Teiler 31 und der reflektierten Welle vom Teiler 32 erkennt der Frequenzmischer 33 ein erstes Schwebungssignal, das eine Differenzfrequenz zwischen der Frequenz der Referenzwelle und der Frequenz der reflektierten Welle angibt, und gibt das erste Schwebungssignal an den ADC 36 aus.
Beim Empfang der Referenzwelle vom Teiler 31 verschiebt der Phasenverschieber 34 die Phase der Referenzwelle um 90 Grad und gibt diese phasenverschobene Referenzwelle an den Frequenzmischer 35 aus.
Beim Empfang der phasenverschobenen Referenzwelle vom Phasenteiler 34 und der reflektierten Welle vom Teiler 32 erkennt der Frequenzmischer 35 ein zweites Schwebungssignal, das eine Differenzfrequenz zwischen der Frequenz der phasenverschobenen Referenzwelle und der Frequenz der reflektierten Welle angibt, und gibt das zweite Schwebungssignal an den ADC 37 aus.
Bei Empfang des ersten Schwebungssignals vom Frequenzmischer 33 konvertiert der ADC 36 das erste Schwebungssignal von einem analogen Signal in ein erstes digitales Signal x_r(n) und gibt das erste digitale Signal x_r(n) an den Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42 aus.
Bei Empfang des zweiten Schwebungssignals vom Frequenzmischer 35 konvertiert der ADC 37 das zweite Schwebungssignal von einem analogen Signal in ein zweites digitales Signal x_i(n) und gibt das zweite digitale Signal x_i(n) an den Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42 aus.
Ähnlich dem in 1 gezeigten ADC 10 tasten die ADCs 36 und 37 die Schwebungssignale mit der Abtastfrequenz f_s ab.
Der Generator für ein komplexes Replikasignal 41 generiert das gleiche Signal mit einer Abtastperiode t_s wie die Abtastperiode t_s des ADC 36 als ein erstes Replikasignal des vom ADC 36 ausgegebenen ersten digitalen Signals.
Ferner generiert der Generator für ein komplexes Replikasignal 41 das gleiche Signal mit der gleichen Abtastperiode t_s wie die Abtastperiode t_s des ADC 37 als ein zweites Replikasignal des vom ADC 37 ausgegebenen zweiten digitalen Signals.
Der Generator für ein komplexes Replikasignal 41 generiert ein komplexes Replikasignal e^-jθREP(n,r), das ein komplexes Signal ist, aus dem ersten Replikasignal und dem zweiten Replikasignal und gibt das komplexe Replikasignal e^-jθREP(n,r) an den Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42 aus.
Der Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42 generiert aus dem vom ADC 36 ausgegebenen ersten digitalen Signal x_r(n) und dem vom ADC 37 ausgegebenen zweiten digitalen Signal x_i(n) ein komplexes digitales Signal x(n), wie durch die folgende Gleichung (12) ausgedrückt. $x (n) = x_{r} (n) + j x_{i} (n)$
Nachfolgend berechnet der Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42 das innere Produkt des komplexen digitalen Signals x(n) und des vom Generator für ein komplexes Replikasignal 41 ausgegebenen komplexen Replikasignals e^-jθREP(n,r) und gibt das innere Produkt an den Absolutwertrechner 43 aus.
Beim Empfang des inneren Produkts vom Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42 berechnet der Absolutwertrechner 43 den Absolutwert X(r) des inneren Produkts als den Entfernungskorrespondenzwert, der mit der Entfernung zum Ziel korrespondiert, wie durch die folgende Gleichung (13) ausgedrückt. $X (r) = | \sum_{n = 0}^{N - 1} {x (n) \cdot e^{- j θ_{R E P} (n, r)}} |$
Der Absolutwertrechner 43 gibt den Absolutwert X(r) des inneren Produkts an den Entfernungsrechner 44 aus.
Beim Empfang des Absolutwerts X(r) vom Absolutwertrechner 43 berechnet der Entfernungsrechner 44 die Entfernung zum Ziel aus dem Absolutwert X(r).
Das heißt, der Entfernungsrechner 44 überstreicht die Entfernung r mit einer arbiträren Granularität im Erkennungsentfernungsbereich des Ziels und sucht nach der Entfernung r, in welcher der Absolutwert X(r) als die Entfernung zum Ziel maximal ist.
Da der Absolutwert X(r) des inneren Produkts proportional zur Reflexionsintensität des Radarsignals ist, kann auch die Reflexionsintensität des Radarsignals, das von dem in der Entfernung r befindlichen Ziel reflektiert wurde, als X(r) erhalten werden.
In der vorstehenden dritten Ausführungsform generiert der Generator für ein komplexes Replikasignal 41 das gleiche Signal mit der gleichen Abtastperiode t_s wie die Abtastperiode t_s des ADC 36 als ein erstes Replikasignal des vom ADC 36 ausgegebenen ersten digitalen Signals. Ferner generiert der Generator für ein komplexes Replikasignal 41 das gleiche Signal mit der gleichen Abtastperiode t_s wie die Abtastperiode t_s des ADC 37 als ein zweites Replikasignal des vom ADC 37 ausgegebenen zweiten digitalen Signals. Ferner generiert der Generator für ein komplexes Replikasignal 41 ein komplexes Replikasignal, das ein komplexes Signal ist, aus dem ersten Replikasignal und dem zweiten Replikasignal und gibt das komplexe Replikasignal an den Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42 aus.
Der Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42 generiert aus dem vom ADC 36 ausgegebenen ersten digitalen Signal und dem vom ADC 37 ausgegebenen zweiten digitalen Signal ein komplexes digitales Signal, das ein komplexes Signal ist, und berechnet das innere Produkt des komplexen digitalen Signals und des komplexen Replikasignals, das von dem Generator für ein komplexes Replikasignal 41 ausgegeben wurde. Der Absolutwertrechner 43 berechnet den Absolutwert des von dem Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42 berechneten inneren Produkts als den Entfernungskorrespondenzwert, der mit der Entfernung zum Ziel korrespondiert. Dann berechnet der Entfernungsrechner 44 die Entfernung zum Ziel aus dem vom Absolutwertrechner 43 berechneten Absolutwert.
Folglich kann, ähnlich der Radarvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, die Radarvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform die Entfernung zu dem Ziel, das so weit entfernt ist, dass die Frequenz des Schwebungssignals höher ist als die Nyquist-Frequenz, berechnen. Die Radarvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform kann auch die Reflexionsintensität des vom Ziel reflektierten Radarsignals erhalten.
In der Radarvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform berechnet der Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42 das innere Produkt des komplexen digitalen Signals und des komplexen Replikasignals, wobei die Auswirkung von Rauschen auf die Berechnung der Entfernung zum Ziel reduziert werden kann.
In der in 6 gezeigten Radarvorrichtung umfasst die Schwebungssignalerkennungseinheit 30 den Phasenverschieber 34, der die Phase der vom Teiler 31 ausgegebenen Referenzwelle um 90 Grad verschiebt und die phasenverschobene Referenzwelle an den Frequenzmischer 35 ausgibt.
In einer in 7 gezeigten Radarvorrichtung kann die Schwebungssignalerkennungseinheit 30 anstelle des Phasenverschiebers 34 einen Phasenverschieber 38 umfassen, der die Phase der Frequenz der vom Teiler 32 ausgegebenen reflektierten Welle um 90 Grad verschiebt und die phasenverschobene reflektierte Welle an den Frequenzmischer 35 ausgibt. Selbst wenn die Schwebungssignalerkennungseinheit 30 anstelle des Phasenverschiebers 34 den Phasenverschieber 38 umfasst, kann jedes aus dem ersten digitalen Signal und dem zweiten digitalen Signal an den Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42 der Entfernungsberechnungseinheit 40 ausgegeben werden.
7 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer weiteren Radarvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
In der in 6 gezeigten Radarvorrichtung konvertieren die ADCs 36 und 37 die ersten und zweiten Schwebungssignale aus analogen Signalen in erste bzw. zweite digitale Signale, indem sie die ersten und zweiten Schwebungssignale mit der gleichen Abtastfrequenz f_s abtasten.
In einer in 8 gezeigten Radarvorrichtung konvertiert ein ADC 52 das zweite Schwebungssignal aus einem analogen Signal in ein zweites digitales Signal in einer Abtastperiode, die in Bezug auf die Abtastperiode t_s des ersten Schwebungssignals im ADC 36 in ihrer Phase um 90 Grad verschoben ist.
8 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer noch weiteren Radarvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
In der in 8 gezeigten Radarvorrichtung umfasst die Schwebungssignalerkennungseinheit 30 einen Teiler 51.
Der Teiler 51 teilt das von dem Frequenzmischer 33 ausgegebene Schwebungssignal in zwei, gibt eines der geteilten Schwebungssignale als ein erstes Schwebungssignal an den ADC 36 aus und gibt das andere geteilte Schwebungssignal als ein zweites Schwebungssignal an den ADC 52 aus.
Selbst wenn die Schwebungssignalerkennungseinheit 30 den Teiler 51 und den ADC 52 umfasst, kann jedes aus dem ersten digitalen Signal und dem zweiten digitalen Signal an den Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42 der Entfernungsberechnungseinheit 40 ausgegeben werden.
Vierte Ausführungsform
Die vierte Ausführungsform beschreibt eine Radarvorrichtung, die mit einer Entfernungsberechnungseinheit 60 ausgestattet ist, die einen Generator für ein komplexes Replikasignal 41, einen Kreuzkorrelationsrechner 61, einen Absolutwertrechner 62 und einen Entfernungsrechner 63 umfasst.
9 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration der Radarvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt. In 9 sind Elemente, die den Elementen in den 1 und 6 gleichen oder mit ihnen korrespondieren, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und folglich wird deren Beschreibung weggelassen.
Die Entfernungsberechnungseinheit 60 berechnet einen Entfernungskorrespondenzwert, der mit der Entfernung eines von dem von einem ADC 36 ausgegebenen ersten digitalen Signals und eines von einem ADC 37 ausgegebenen zweiten digitalen Signals zum Ziel korrespondiert, und berechnet aus dem Entfernungskorrespondenzwert die Entfernung zum Ziel.
Der Kreuzkorrelationsrechner 61 generiert ein komplexes digitales Signal, das ein komplexes Signal ist, aus dem vom ADC 36 ausgegebenen ersten digitalen Signal und dem vom ADC 37 ausgegebenen zweiten digitalen Signal.
Der Kreuzkorrelationsrechner 61 berechnet eine Kreuzkorrelation zwischen dem komplexen digitalen Signal und dem vom Generator für ein komplexes Replikasignal 41 ausgegebenen komplexen Replikasignal.
Der Absolutwertrechner 62 berechnet den Absolutwert der vom Kreuzkorrelationsrechner 61 berechneten Kreuzkorrelation als den Entfernungskorrespondenzwert, der mit der Entfernung zum Ziel korrespondiert.
Der Entfernungsrechner 63 berechnet die Entfernung zum Ziel aus dem vom Absolutwertrechner 62 berechneten Absolutwert.
Hier ist jeder aus dem Kreuzkorrelationsrechner 61, dem Absolutwertrechner 62 und dem Entfernungsrechner 63 beispielsweise eine Einzelschaltung, eine Verbundschaltung, ein programmierter Prozessor, ein paralleler programmierter Prozessor, eine ASIC, ein FPGA oder eine Kombination einiger dieser Schaltungen.
Jeder aus dem Kreuzkorrelationsrechner 61, dem Absolutwertrechner 62 und dem Entfernungsrechner 63 ist nicht darauf begrenzt, von bestimmter Hardware implementiert zu sein, sondern kann durch Software, Firmware oder eine Kombination von Software und Firmware implementiert sein.
Nachfolgend wird die in 9 gezeigte Radarvorrichtung beschrieben.
Zu beachten ist, dass nachfolgend hauptsächlich der Betrieb der Entfernungsberechnungseinheit 60 beschrieben wird, da die Elemente neben der Entfernungsberechnungseinheit 60 denen der in 6 gezeigten Radarvorrichtung ähneln.
Der Generator für ein komplexes Replikasignal 41 generiert ein Signal mit der gleichen Abtastperiode t_s wie die Abtastperiode t_s des ADC 36 als ein erstes Replikasignal des vom ADC 36 ausgegebenen ersten digitalen Signals.
Ferner generiert der Generator für ein komplexes Replikasignal 41 ein Signal mit der gleichen Abtastperiode t_s wie die Abtastperiode t_s des ADC 37 als ein zweites Replikasignal des vom ADC 37 ausgegebenen zweiten digitalen Signals.
Der Generator für ein komplexes Replikasignal 41 generiert ein komplexes Replikasignal e^-jθREP(n,r), das ein komplexes Signal ist, aus dem ersten Replikasignal und dem zweiten Replikasignal und gibt das komplexe Replikasignal e^-jθREP(n,r) an den Kreuzkorrelationsrechner 61 aus.
Ähnlich dem in 6 gezeigten Rechner für ein komplexes inneres Produkt 42 generiert der Kreuzkorrelationsrechner 61 aus dem vom ADC 36 ausgegebenen ersten digitalen Signal x_r(n) und dem vom ADC 37 ausgegebenen zweiten digitalen Signal x_i(n) ein komplexes digitales Signal x(n). Das komplexe digitale Signal x(n) ist ein durch die Gleichung (12) ausgedrücktes Signal.
Nachfolgend berechnet der Kreuzkorrelationsrechner 61 die Kreuzrelation Y(r, m) zwischen dem komplexen digitalen Signal x(n) und dem vom Generator für ein komplexes Replikasignal 41 ausgegebenen komplexen Replikasignal e^-jθREP(n,r), wie unten durch die Gleichung (14) repräsentiert, und gibt die Kreuzkorrelation Y(r, m) an den Absolutwertrechner 62 aus. $Y (r, m) = {\begin{matrix} \sum_{n = 0}^{N - m - 1} {x (n + m) \cdot e^{- j θ_{R E P} (n, r)}} & m \geq 0 \\ Y * (r, - m) & m < 0 \end{matrix}$
In Gleichung (14) ist m eine Variable.
Beim Empfang der Kreuzkorrelation Y(r, m) vom Kreuzkorrelationsrechner 61 berechnet der Absolutwertrechner 62 den Absolutwert | Y(r, m) | der Kreuzkorrelation Y(r, m) als den Entfernungskorrespondenzwert, der mit der Entfernung zum Ziel korrespondiert.
In Gleichung (14) korrespondiert der Absolutwert | Y(r, m) |, der das Maximum ist, wenn m verändert wird, mit der Entfernung r zum Ziel, wie nachfolgend durch Gleichung (15) ausgedrückt. $Z (r) = m a x | Y (r, m) |$
Der Absolutwertrechner 62 gibt den Absolutwert |Y(r,m)| der Kreuzkorrelation Y(r, m) an den Entfernungsrechner 63 aus.
Beim Empfang des Absolutwerts |Y(r,m)| vom Absolutwertrechner 62 berechnet der Entfernungsrechner 63 die Entfernung zum Ziel aus dem Absolutwert |Y(r,m)|.
Das heißt, der Entfernungsrechner 63 überstreicht die Entfernung r mit einer arbiträren Granularität im Erkennungsentfernungsbereich des Ziels und sucht nach der Entfernung r, in welcher der Absolutwert |Y(r,m)| als die Entfernung zum Ziel maximal ist.
Da der Absolutwert |Y(r,m)| der Kreuzkorrelation Y(r, m) proportional zur Reflexionsintensität des Radarsignals ist, kann auch die Reflexionsintensität des Radarsignals, das von dem in der Entfernung r befindlichen Ziel reflektiert wurde, als Y(r, m) erhalten werden.
Da die Kreuzkorrelation genutzt wird, ist es ferner möglich, Informationen zur Reflexionsintensität zu erhalten, selbst wenn die Phase des Schwebungssignals aufgrund von Abtastzeit, Rauschen oder Ähnlichem von der Phase des Replikasignals abweicht.
In der vorstehenden vierten Ausführungsform generiert der Generator für ein komplexes Replikasignal 41 das gleiche Signal mit der gleichen Abtastperiode t_s wie die Abtastperiode t_s des ADC 36 als ein erstes Replikasignal des vom ADC 36 ausgegebenen ersten digitalen Signals. Ferner generiert der Generator für ein komplexes Replikasignal 41 das gleiche Signal mit der gleichen Abtastperiode t_s wie die Abtastperiode t_s des ADC 37 als ein zweites Replikasignal des vom ADC 37 ausgegebenen zweiten digitalen Signals. Ferner generiert der Generator für ein komplexes Replikasignal 41 ein komplexes Replikasignal, das ein komplexes Signal ist, aus dem ersten Replikasignal und dem zweiten Replikasignal und gibt das komplexe Replikasignal an den Kreuzkorrelationsrechner 61 aus.
Der Kreuzkorrelationsrechner 61 generiert aus dem vom ADC 36 ausgegebenen ersten digitalen Signal und dem vom ADC 37 ausgegebenen zweiten digitalen Signal ein komplexes digitales Signal, das ein komplexes Signal ist, und berechnet die Kreuzkorrelation zwischen dem komplexen digitalen Signal und dem komplexen Replikasignal, das von dem Generator für ein komplexes Replikasignal 41 ausgegeben wurde. Der Absolutwertrechner 62 berechnet den Absolutwert der vom Kreuzkorrelationsrechner 61 berechneten Kreuzkorrelation als den Entfernungskorrespondenzwert, der mit der Entfernung zum Ziel korrespondiert. Dann berechnet der Entfernungsrechner 63 die Entfernung zum Ziel aus dem vom Absolutwertrechner 62 berechneten Absolutwert.
Folglich kann die Radarvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform die Entfernung zu dem Ziel, das so weit entfernt ist, dass die Frequenz des Schwebungssignals höher ist als die Nyquist-Frequenz, berechnen. Ferner kann die Radarvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform auch die Reflexionsintensität des vom Ziel reflektierten Radarsignals erhalten.
In der Radarvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform berechnet der Kreuzkorrelationsrechner 61 die Kreuzkorrelation zwischen dem komplexen digitalen Signal und dem komplexen Replikasignal. Folglich ist es möglich, Informationen zur Reflexionsintensität zu erhalten, selbst wenn die Phase des Schwebungssignals aufgrund von Abtastzeit, Rauschen und Ähnlichem von der Phase des Replikasignals abweicht.
In der in 9 gezeigten Radarvorrichtung umfasst die Schwebungssignalerkennungseinheit 30 den Phasenverschieber 34, der die Phase der vom Teiler 31 ausgegebenen Referenzwelle um 90 Grad verschiebt und die phasenverschobene Referenzwelle an den Frequenzmischer 35 ausgibt.
In einer in 10 gezeigten Radarvorrichtung kann die Schwebungssignalerkennungseinheit 30 anstelle des Phasenverschiebers 34 einen Phasenverschieber 38 umfassen, der die Phase der Frequenz der vom Teiler 32 ausgegebenen reflektierten Welle um 90 Grad verschiebt und die phasenverschobene reflektierte Welle an den Frequenzmischer 35 ausgibt. Selbst wenn die Schwebungssignalerkennungseinheit 30 anstelle des Phasenverschiebers 34 den Phasenverschieber 38 umfasst, kann jedes aus dem ersten digitalen Signal und dem zweiten digitalen Signal an den Kreuzkorrelationsrechner 61 der Entfernungsberechnungseinheit 60 ausgegeben werden.
10 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer weiteren Radarvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
In der in 9 gezeigten Radarvorrichtung konvertieren die ADCs 36 und 37 die ersten und zweiten Schwebungssignale aus analogen Signalen in erste bzw. zweite digitale Signale, indem sie die ersten und zweiten Schwebungssignale mit der gleichen Abtastfrequenz f_s abtasten.
In einer in 11 gezeigten Radarvorrichtung konvertiert ein ADC 52 das zweite Schwebungssignal aus einem analogen Signal in ein zweites digitales Signal in einer Abtastperiode, die in Bezug auf die Abtastperiode t_s des ersten Schwebungssignals im ADC 36 in ihrer Phase um 90 Grad verschoben ist.
11 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer weiteren Radarvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
In der in 11 gezeigten Radarvorrichtung umfasst die Schwebungssignalerkennungseinheit 30 einen Teiler 51.
Der Teiler 51 teilt das von dem Frequenzmischer 33 ausgegebene Schwebungssignal in zwei, gibt eines der geteilten Schwebungssignale als ein erstes Schwebungssignal an den ADC 36 aus und gibt das andere geteilte Schwebungssignal als ein zweites Schwebungssignal an den ADC 52 aus.
Selbst wenn die Schwebungssignalerkennungseinheit 30 den Teiler 51 und den ADC 52 umfasst, kann jedes aus dem ersten digitalen Signal und dem zweiten digitalen Signal an den Kreuzkorrelationsrechner 61 der Entfernungsberechnungseinheit 60 ausgegeben werden.
Es sei angemerkt, dass innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung zwei oder mehr der vorstehenden Ausführungsformen frei kombiniert werden können, oder beliebige Komponenten in den Ausführungsformen können modifiziert oder weggelassen werden.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung ist für eine Radarvorrichtung geeignet, die die Entfernung zu einem Ziel berechnet.
Bezugszeichenliste

1: Radarsignalgenerierungseinheit,
2: Signalquellensteuerungsvorrichtung,
3: Signalquelle,
4: Übertragungs- und Empfangseinheit,
5: Teiler,
6: Übertragungsantenne,
7: Empfangsantenne,
8, 30: Schwebungssignalerkennungseinheit,
9: Frequenzmischer,
10: ADC,
11, 20, 40, 60: Entfernungsberechnungseinheit,
12: Änderungsbetragrechner,
13: Absolutwertrechner,
14: Entfernungsrechner,
21: Replikasignalgenerator,
22: Rechner für ein inneres Produkt,
23: Absolutwertrechner,
24: Entfernungsrechner,
31, 32: Teiler,
33, 35: Frequenzmischer,
34, 38: Phasenverschieber,
36, 37: ADC,
40: Entfernungsberechnungseinheit,
41: Generator für ein komplexes Replikasignal,
42: Rechner für ein komplexes inneres Produkt,
43: Absolutwertrechner,
44: Entfernungsrechner,
51: Teiler,
52: ADC,
61: Kreuzkorrelationsrechner,
62: Absolutwertrechner,
63: Entfernungsrechner,
100, 110, 115: Radarsignal,
120, 130: Veränderung der Frequenz im Laufe der Zeit, angegeben durch das Schwe- bungssignal,
140, 150: Veränderung der Frequenz im Laufe der Zeit, angege- ben durch das digitale Signal,
160: Kennlinie, welche die Entfernung mit Bezug auf den Absolutwert des Betrags von Änderung angibt

Claims

Radarvorrichtung, umfassend: eine Radarsignalgenerierungseinheit (1) zum Generieren eines Radarsignals, dessen Frequenz sich im Laufe der Zeit in Bezug auf die Zeit nichtlinear verändert; eine Übertragungs- und Empfangseinheit (4) zum Ausgeben des von der Radarsignalgenerierungseinheit (1) generierten Radarsignals als eine Referenzwelle, Übertragen des Radarsignals an ein Ziel und Empfangen eines von dem Ziel reflektierten, zurückkehrenden Radarsignals als eine reflektierte Welle; eine Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) zum Erkennen eines Schwebungssignals, das eine Differenzfrequenz zwischen einer Frequenz der von der Radarsignalgenerierungseinheit (1) ausgegebenen Referenzwelle und einer Frequenz der von der Übertragungs- und Empfangseinheit (4) empfangenen reflektierten Welle angibt, und Umwandeln des Schwebungssignals von einem analogen Signal in ein digitales Signal; und eine Entfernungsberechnungseinheit (11, 20, 40, 60) zum Berechnen eines Entfernungskorrespondenzwertes, der mit der Entfernung des von der Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) konvertierten digitalen Signals zum Ziel korrespondiert, und Berechnen der Entfernung zum Ziel aus dem Entfernungskorrespondenzwert, wobei die Entfernungsberechnungseinheit (11) umfasst: einen Änderungsbetragrechner (12), der einen Betrag von Änderung einer Frequenz im Laufe der Zeit berechnet, angegeben durch das von der Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) konvertierte digitale Signal; einen Absolutwertrechner (13), der einen Absolutwert des Betrags von Änderung, berechnet vom Änderungsbetragrechner, als den Entfernungskorrespondenzwert, der mit der Entfernung zum Ziel korrespondiert, berechnet; und einen Entfernungsrechner (14), der aus dem vom Absolutwertrechner berechneten Absolutwert die Entfernung zum Ziel berechnet.
Radarvorrichtung, umfassend: eine Radarsignalgenerierungseinheit (1) zum Generieren eines Radarsignals, dessen Frequenz sich im Laufe der Zeit in Bezug auf die Zeit nichtlinear verändert; eine Übertragungs- und Empfangseinheit (4) zum Ausgeben des von der Radarsignalgenerierungseinheit (1) generierten Radarsignals als eine Referenzwelle, Übertragen des Radarsignals an ein Ziel und Empfangen eines von dem Ziel reflektierten, zurückkehrenden Radarsignals als eine reflektierte Welle; eine Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) zum Erkennen eines Schwebungssignals, das eine Differenzfrequenz zwischen einer Frequenz der von der Radarsignalgenerierungseinheit (1) ausgegebenen Referenzwelle und einer Frequenz der von der Übertragungs- und Empfangseinheit (4) empfangenen reflektierten Welle angibt, und Konvertieren des Schwebungssignals von einem analogen Signal in ein digitales Signal; und eine Entfernungsberechnungseinheit (11, 20, 40, 60) zum Berechnen eines Entfernungskorrespondenzwertes, der mit der Entfernung des von der Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) konvertierten digitalen Signals zum Ziel korrespondiert, und Berechnen der Entfernung zum Ziel aus dem Entfernungskorrespondenzwert, wobei die Entfernungsberechnungseinheit (20) umfasst: einen Replikasignalgenerator (21), der als ein Replikasignal des digitalen Signals ein Signal mit einer Abtastperiode generiert, die gleich einer Abtastperiode des Schwebungssignals bei Konvertierung des Schwebungssignals von einem analogen Signal in das digitale Signal durch die Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) ist; einen Rechner für ein inneres Produkt (22), der ein inneres Produkt des von der Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) konvertierten digitalen Signals und des vom Replikasignalgenerator generierten Replikasignals berechnet; einen Absolutwertrechner (23), der als den mit der Entfernung zum Ziel korrespondierenden Entfernungskorrespondenzwert einen von dem Rechner für ein inneres Produkt berechneten Absolutwert des inneren Produkts berechnet; und einen Entfernungsrechner, der aus dem vom Absolutwertrechner berechneten Absolutwert die Entfernung zum Ziel berechnet.
Radarvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) das Schwebungssignal, das als ein erstes Schwebungssignal definiert ist, aus einem analogen Signal in ein erstes digitales Signal konvertiert, und ein zweites Schwebungssignal, das in Bezug auf das erste Schwebungssignal in der Phase um 90 Grad verschoben ist, aus einem analogen Signal in ein zweites digitales Signal konvertiert, und der Replikasignalgenerator ein Generator für ein komplexes Replikasignal (41) ist, der als ein erstes Replikasignal des ersten digitalen Signals ein Signal mit einer Abtastperiode generiert, die gleich einer Abtastperiode des ersten Schwebungssignals bei Konvertierung des ersten Schwebungssignals von einem analogen Signal in das erste digitale Signal durch die Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) ist, als ein zweites Replikasignal des zweiten digitalen Signals ein Signal mit der Abtastperiode generiert, und aus dem ersten Replikasignal und dem zweiten Replikasignal ein komplexes Replikasignal generiert, das ein komplexes Signal ist, der Rechner für ein inneres Produkt ein Rechner für ein komplexes inneres Produkt (42) ist, der aus dem ersten digitalen Signal und dem zweiten digitalen Signal ein komplexes digitales Signal generiert, das ein komplexes Signal ist, und ein inneres Produkt des komplexen digitalen Signals und des komplexen Replikasignals berechnet, der Absolutwertrechner (43) als den mit der Entfernung zum Ziel korrespondierenden Entfernungskorrespondenzwert einen von dem Rechner für ein komplexes inneres Produkt berechneten Absolutwert des inneren Produkts berechnet.
Radarvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) das Schwebungssignal in zwei teilt, wobei eines von den geteilten Signalen ein erstes Schwebungssignal ist und das andere von den geteilten Signalen ein zweites Schwebungssignal ist, das erste Schwebungssignal aus einem analogen Signal in ein erstes digitales Signal konvertiert und das zweite Schwebungssignal aus einem analogen Signal in ein zweites digitales Signal konvertiert, in einer Abtastperiode, die in Bezug auf eine Abtastperiode des ersten Schwebungssignals bei Konvertierung des ersten Schwebungssignals von dem analogen Signal in das erste digitale Signal in ihrer Phase um 90 Grad verschoben ist, und der Replikasignalgenerator ein Generator für ein komplexes Replikasignal ist, der als ein erstes Replikasignal des ersten digitalen Signals ein Signal mit einer Abtastperiode generiert, die gleich der Abtastperiode des ersten Schwebungssignals ist, als ein zweites Replikasignal des zweiten digitalen Signals ein Signal mit einer Abtastperiode generiert, die gleich der Abtastperiode des zweiten Schwebungssignals ist, und aus dem ersten Replikasignal und dem zweiten Replikasignal ein komplexes Replikasignal generiert, das ein komplexes Signal ist, der Rechner für ein inneres Produkt ein Rechner für ein komplexes inneres Produkt ist, der aus dem ersten digitalen Signal und dem zweiten digitalen Signal ein komplexes digitales Signal generiert, das ein komplexes Signal ist, und ein inneres Produkt des komplexen digitalen Signals und des komplexen Replikasignals berechnet, der Absolutwertrechner als den mit der Entfernung zum Ziel korrespondierenden Entfernungskorrespondenzwert einen von dem Rechner für ein inneres Produkt berechneten Absolutwert des komplexen inneren Produkts berechnet.
Radarvorrichtung, umfassend: eine Radarsignalgenerierungseinheit (1) zum Generieren eines Radarsignals, dessen Frequenz sich im Laufe der Zeit in Bezug auf die Zeit nichtlinear verändert; eine Übertragungs- und Empfangseinheit (4) zum Ausgeben des von der Radarsignalgenerierungseinheit (1) generierten Radarsignals als eine Referenzwelle, Übertragen des Radarsignals an ein Ziel und Empfangen eines von dem Ziel reflektierten, zurückkehrenden Radarsignals als eine reflektierte Welle; eine Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) zum Erkennen eines Schwebungssignals, das eine Differenzfrequenz zwischen einer Frequenz der von der Radarsignalgenerierungseinheit (1) ausgegebenen Referenzwelle und einer Frequenz der von der Übertragungs- und Empfangseinheit (4) empfangenen reflektierten Welle angibt, und Umwandeln des Schwebungssignals von einem analogen Signal in ein digitales Signal; und eine Entfernungsberechnungseinheit (11, 20, 40, 60) zum Berechnen eines Entfernungskorrespondenzwertes, der mit der Entfernung des von der Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) konvertierten digitalen Signals zum Ziel korrespondiert, und Berechnen der Entfernung zum Ziel aus dem Entfernungskorrespondenzwert, wobei die Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) das Schwebungssignal, das als ein erstes Schwebungssignal definiert ist, aus einem analogen Signal in ein erstes digitales Signal konvertiert, und ein zweites Schwebungssignal, das in Bezug auf das erste Schwebungssignal in der Phase um 90 Grad verschoben ist, aus einem analogen Signal in ein zweites digitales Signal konvertiert, und die Entfernungsberechnungseinheit umfasst: einen Generator für ein komplexes Replikasignal (41), der als ein erstes Replikasignal des ersten digitalen Signals ein Signal mit einer Abtastperiode generiert, die gleich einer Abtastperiode des ersten Schwebungssignals bei Konvertierung des ersten Schwebungssignals von einem analogen Signal in das erste digitale Signal durch die Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) ist, und, als ein zweites Replikasignal des zweiten digitalen Signals, ein Signal mit der Abtastperiode generiert, und aus dem ersten Replikasignal und dem zweiten Replikasignal ein komplexes Replikasignal generiert, das ein komplexes Signal ist; einen Kreuzkorrelationsrechner (61), der aus dem ersten digitalen Signal und dem zweiten digitalen Signal ein komplexes digitales Signal generiert, das ein komplexes Signal ist, und eine Kreuzkorrelation zwischen dem komplexen digitalen Signal und dem komplexen Replikasignal berechnet; einen Absolutwertrechner (62), der als den mit der Entfernung zum Zielkorrespondierenden Entfernungskorrespondenzwert einen von dem Kreuzkorrelationsrechner berechneten Absolutwert der Kreuzkorrelation berechnet; und einen Entfernungsrechner (63), der aus dem vom Absolutwertrechner berechneten Absolutwert die Entfernung zum Ziel berechnet.
Radarvorrichtung, umfassend: eine Radarsignalgenerierungseinheit (1) zum Generieren eines Radarsignals, dessen Frequenz sich im Laufe der Zeit in Bezug auf die Zeit nichtlinear verändert; eine Übertragungs- und Empfangseinheit (4) zum Ausgeben des von der Radarsignalgenerierungseinheit (1) generierten Radarsignals als eine Referenzwelle, Übertragen des Radarsignals an ein Ziel und Empfangen eines von dem Ziel reflektierten, zurückkehrenden Radarsignals als eine reflektierte Welle; eine Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) zum Erkennen eines Schwebungssignals, das eine Differenzfrequenz zwischen einer Frequenz der von der Radarsignalgenerierungseinheit (1) ausgegebenen Referenzwelle und einer Frequenz der von der Übertragungs- und Empfangseinheit (4) empfangenen reflektierten Welle angibt, und Umwandeln des Schwebungssignals von einem analogen Signal in ein digitales Signal; und eine Entfernungsberechnungseinheit (11, 20, 40, 60) zum Berechnen eines Entfernungskorrespondenzwertes, der mit der Entfernung des von der Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) konvertierten digitalen Signals zum Ziel korrespondiert, und Berechnen der Entfernung zum Ziel aus dem Entfernungskorrespondenzwert, wobei die Schwebungssignalerkennungseinheit (8, 30) das Schwebungssignal in zwei teilt, wobei eines von den geteilten Signalen ein erstes Schwebungssignal ist und das andere von den geteilten Signalen ein zweites Schwebungssignal ist, das erste Schwebungssignal aus einem analogen Signal in ein erstes digitales Signal konvertiert und das zweite Schwebungssignal aus einem analogen Signal in ein zweites digitales Signal konvertiert, in einer Abtastperiode, die in Bezug auf eine Abtastperiode des ersten Schwebungssignals bei Konvertierung des ersten Schwebungssignals von dem analogen Signal in das erste digitale Signal in ihrer Phase um 90 Grad verschoben ist, und die Entfernungsberechnungseinheit umfasst: einen Generator für ein komplexes Replikasignal, der als ein erstes Replikasignal des ersten digitalen Signals ein Signal mit einer Abtastperiode generiert, die gleich der Abtastperiode des ersten Schwebungssignals ist, als ein zweites Replikasignal des zweiten digitalen Signals ein Signal mit einer Abtastperiode generiert, die gleich der Abtastperiode des zweiten Schwebungssignals ist, und aus dem ersten Replikasignal und dem zweiten Replikasignal ein komplexes Replikasignal generiert, das ein komplexes Signal ist; einen Kreuzkorrelationsrechner, der aus dem ersten digitalen Signal und dem zweiten digitalen Signal ein komplexes digitales Signal generiert, das ein komplexes Signal ist, und eine Kreuzkorrelation zwischen dem komplexen digitalen Signal und dem komplexen Replikasignal berechnet, einen Absolutwertrechner, der als den mit der Entfernung zum Ziel korrespondierenden Entfernungskorrespondenzwert einen von dem Kreuzkorrelationsrechner berechneten Absolutwert der Kreuzkorrelation berechnet; und einen Entfernungsrechner, der aus dem vom Absolutwertrechner berechneten Absolutwert die Entfernung zum Ziel berechnet.