DE112021001114T5

DE112021001114T5 - Radarvorrichtung, fahrzeug und verfahren zum schätzen einer anzahl von ankommenden wellen

Info

Publication number: DE112021001114T5
Application number: DE112021001114.6T
Authority: DE
Inventors: Ryo Saito; Katsuhisa Kashiwagi; Nobuya Arakawa; Koichi Ichige
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2020-04-17
Filing date: 2021-04-08
Publication date: 2022-12-29
Also published as: JP7406712B2; JPWO2021210489A1; US20230030969A1; WO2021210489A1

Abstract

Die Radarvorrichtung umfasst: einen Oszillator, der ein Sendesignal erzeugt, das eine Mehrzahl von Chirp-Signalen mit einer Frequenz umfasst, die sich von einer Anfangsfrequenz in jeder vorbestimmten Durchlaufperiode erhöht und verringert und das in der Lage ist, die Anfangsfrequenz jedes Chirp-Signals zu variieren; eine Sendeantenne zum Senden des Sendesignals; eine Empfangsantenne zum Empfangen der reflektierten Welle des Sendesignals, das von einem Zielobjekt reflektiert wird, und unerwünschter Wellen als ein Empfangssignal; und eine Signalverarbeitungsvorrichtung zum Schätzen der Phase des empfangenen Signals von dem Sendesignal und dem Empfangssignal, Berechnen einer Korrelation zwischen dem Muster von Variationen bei der Anfangsfrequenz jedes Chirp-Signals und dem Muster der Phasenvariationen des Empfangssignal, Schätzen der reflektierten Welle von dem Empfangssignal auf der Basis der Korrelation und Berechnen der Anzahl von ankommenden Wellen auf der Basis des Reflektierten-Welle-Schätzergebnisses.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Radarvorrichtung, ein Fahrzeug und auf ein Verfahren zum Schätzen der Anzahl von ankommenden Wellen.
Hintergrundtechnik
Von den Algorithmen zum Schätzen der Ankunftsrichtung einer Funkwelle benötigen viele Algorithmen Informationen über die Anzahl von ankommenden Wellen. Bei einer Hintergrundsituation wie der obigen schlägt Patentdokument 1 eine Technik vor, die basierend auf Empfangssignalen, die mit einer Arrayantenne empfangen werden, eine kovariante Matrix berechnet, Eigenwerte der kovarianten Matrix berechnet, die Eigenwerte durch Teilen der Eigenwerte durch eine der diagonalen Komponenten der kovarianten Matrix normiert und die Anzahl von Eigenwerten in den normierten Eigenwerten, die größer sind als ein Schwellenwert, als die Anzahl von ankommenden Wellen schätzt. Diese Schätztechnik ermöglicht es, die Schätzgenauigkeit der Anzahl von ankommenden Wellen selbst in einer Umgebung mit externem Rauschen zu verbessern, die nicht auf eine Umgebung mit weißem Rauschen beschränkt ist.
Referenzliste
Patentdokument
Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2006-153579
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
In dem Fall, in dem die Korrelation zwischen den ankommenden Wellen hoch ist (beispielsweise in dem Fall, wo alle ankommenden Wellen Sinuswellen der gleichen Frequenz sind), ist es jedoch bekannt, dass die Technik, die in Patentdokument 1 beschrieben ist, die Anzahl von ankommenden Wellen nicht genau schätzen kann und somit ist die Technik, die in Patentdokument 1 beschrieben ist, nicht geeignet für Anwendungen, wie zum Beispiel Radar.
Hinsichtlich der obigen Ausführungen besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Anzahl ankommender Wellen in einer Radarvorrichtung genauer zu schätzen.
Lösung des Problems
Um die obige Aufgabe zu lösen, umfasst eine Radarvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung folgende Merkmale: ein Oszillationsteil, das ein Sendesignal erzeugt, das eine Mehrzahl von Chirp-Signalen umfasst, wobei das Chirp-Signal eine Frequenz aufweist, die sich von einer Anfangsfrequenz in jedem vorbestimmten Durchlaufzyklus erhöht oder verringert, wobei das Oszillationsteil in der Lage ist, die Anfangsfrequenz jedes Chirp-Signals zu ändern; ein Sendeteil, das das Sendesignal emittiert; ein Empfangsteil, das eine reflektierte Welle des Sendesignals, das an einem Objekt reflektiert wird, und eine unerwünschte Welle als ein Empfangssignal empfängt; ein Phasenschätzteil, das eine Phase des Empfangssignals von dem Sendesignal und dem Empfangssignal schätzt; ein Korrelationsberechnungsteil, das eine Korrelation zwischen einem Änderungsmuster der Anfangsfrequenz jedes Chirp-Signals und einem Änderungsmuster der Phase des Empfangssignals berechnet; ein Reflektierte-Welle-Schätzteil, das die reflektierte Welle von dem Empfangssignal basierend auf der Korrelation schätzt; und ein Anzahl-Ankommender-Wellen-Schätzteil, das eine Anzahl von ankommenden Wellen basierend auf einem Ergebnis der Schätzung der reflektierten Welle berechnet.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Anzahl von ankommenden Wellen in einer Radarvorrichtung genauer zu schätzen.
Figurenliste

1 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer Radarvorrichtung darstellt, das sich auf ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht.
2 ist ein erläuterndes Diagramm, das Beispiele eines Sendesignals und eines Empfangssignals darstellt, die sich auf das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beziehen.
3 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel eines Chirp-Signals darstellt, das sich auf das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht.
4 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel eines Änderungsmusters einer Anfangsfrequenz des Chirp-Signals darstellt, das sich auf das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht.
5 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Änderungsmuster der Phase des Empfangssignals und einem Änderungsmuster der Anfangsfrequenz jedes Chirp-Signals darstellt, die sich auf das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht.
6 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Änderungsmuster einer Phase des Empfangssignals und einem Änderungsmuster der Anfangsfrequenz jedes Chirp-Signals darstellt, die sich auf das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht.
7 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel eines Änderungsmusters der Anfangsfrequenz des Chirp-Signals darstellt, das sich auf ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht.
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Fluss einer Signalverarbeitung darstellt, der sich auf das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht.
9 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel eines Fahrzeugs darstellt, das sich auf ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Hierin nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Hier bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Bestandteile und überschneidende Beschreibungen derselben sind ausgelassen. 1 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer Radarvorrichtung 100 darstellt, das sich auf ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht. Die Radarvorrichtung 100 ist ein frequenzmoduliertes Dauerstrichradar (FM-CW-Radar), das eine Art eines Dauerstrichradars darstellt, das ein frequenzmodulierendes System verwendet. Die Radarvorrichtung 100 misst eine relative Position eines Objekts 400 relativ zu der Radarvorrichtung 100 (beispielsweise den Winkel θ des Objekts 400 relativ zu der Radarvorrichtung 100 und den Abstand R zwischen der Radarvorrichtung 100 und dem Objekt 400). Die Radarvorrichtung 100 umfasst einen Oszillator 101, einen Verstärker 102, eine Mehrzahl von Verteilern 103, eine Sendeantenne 104, eine Empfangsantenne 105, eine Mehrzahl von Verstärkern 108, eine Mehrzahl von Mischern 109, eine Mehrzahl von Filtern 110, eine Mehrzahl von A/D-Wandlern 111 und eine Signalverarbeitungsvorrichtung 112. Als A/D-Wandler 111 kann eine typische Analog-Digital-Wandlerschaltung verwendet werden. Als die Analog-Digital-Wandlerschaltung können verschiedene Systeme wie zum Beispiel ein Flash-Typ, ein Pipeline-Typ, ein Schrittweise-Annäherung-Typ, ein Delta-Sigma-Typ, ein Doppelintegral-Typ und dergleichen verwendet werden.
Der Oszillator 101 ist ein Beispiel eines Oszillationsteils, das ein Sendesignal S_t, das eine Mehrzahl von Chirp-Signalen umfasst, erzeugt und ausgibt. Der Oszillator 101 ist beispielsweise ein spannungsgesteuerter Oszillator. Der Verstärker 102 verstärkt das Sendesignal S_t, das von dem Oszillator 101 ausgegeben wird. Jeder Verteiler 103 verteilt das Sendesignal S_t, das von dem Verstärker 102 ausgegeben wird, an die Sendeantenne 104 und den Mischer 109. Das Sendesignal S_t von dem Verstärker 102, das zu dem Mischer 109 zu verteilen ist, wird auch als ein lokales Signal bezeichnet. Die Sendeantenne 104 ist ein Beispiel eines Sendeteils, das das Sendesignal S_t als eine Radarwelle emittiert.
Die Empfangsantenne 105 ist eine lineare Arrayantenne, in der eine Mehrzahl von Antennenelementen 106 in gleichmäßigen Intervallen angeordnet sind. Die Empfangsantenne 105 ist ein Beispiel eines Empfangsteils, das als ein Empfangssignal S_r eine reflektierte Welle des Sendesignals S_t, das an dem Objekt 400 reflektiert wird, und eine unerwünschte Welle empfängt. Die unerwünschte Welle bedeutet eine Störungswelle außer der reflektierten Welle des Sendesignals S_t, das an dem Objekt 400 reflektiert wird (beispielsweise eine Radarwelle, die von einer anderen Radarvorrichtung emittiert wird) oder Rauschen (beispielsweise weißes Rauschen). Jeder Verstärker 108 verstärkt das Empfangssignal S_r, das von dem Antennenelement 106 ausgegeben wird. Jeder Mischer 109 erzeugt ein Schwebungssignal BT durch Mischen des Empfangssignals S_r, das von dem Verstärker 108 ausgegeben wird, und des Sendesignals S_t, das von dem Verteiler 103 verteilt wird und gibt dasselbe aus. Das Schwebungssignal BT ist ein Zwischenfrequenzsignal, das die Frequenzdifferenz zwischen dem Sendesignal S_t und dem Empfangssignal S_r angibt. Jedes Filter 110 ist ein Tiefpassfilter, das eine unerwünschte Signalkomponente des Schwebungssignals BT entfernt, das von dem Mischer 109 ausgegeben wird. Jeder A/D-Wandler 111 führt an dem Schwebungssignal BT, das von jedem Filter 110 ausgegeben wird, eine A/D-Umwandlung durch.
Die Signalverarbeitungsvorrichtung 112 berechnet die relative Position des Objekts 400 relativ zu der Radarvorrichtung 100 durch Durchführen von Signalverarbeitung an dem Schwebungssignal BT, das durch jeden A/D-Wandler 111 in ein Digitalsignal umgewandelt wurde. Die Signalverarbeitungsvorrichtung 112 steuert die Erzeugung des Sendesignals S_t durch den Oszillator 101. Die Signalverarbeitungsvorrichtung 112 ist ein Mikrocomputer, der eine Speichervorrichtung, die ein Signalverarbeitungsprogramm zum Implementieren von Signalverarbeitung basierend auf dem Schwebungssignal BT speichert, eine Steuerung des Oszillators 101 und dergleichen und einen Prozessor umfasst, der das Signalverarbeitungsprogramm ausführt. Die Signalverarbeitungsvorrichtung 112 ist ein Beispiel einer Einrichtung zum Implementieren der Signalverarbeitung von 8, die nachfolgend beschrieben wird, indem der Prozessor veranlasst wird, das Signalverarbeitungsprogramm syntaktisch zu analysieren und auszuführen (beispielsweise ein Anfangsfrequenzeinstellteil, das Schritt 801 ausführt, ein Phasenschätzteil, das Schritt 806 ausführt, ein Korrelationsberechnungsteil, das Schritt 808 ausführt, ein Reflektierte-Welle-Schätzteil, das Schritt 809 ausführt, ein Anzahl-Ankommender-Wellen-Schätzteil, das Schritt 810 ausführt und ein Ankunftsrichtung-Schätz-Teil, das Schritt 811 ausführt).
Es ist anzumerken, dass die Anzahl der Verteiler 103, der Verstärker 108, der Mischer 109, der Filter 110 und der A/D-Wandler 111 alle gleich der Anzahl der Antennenelemente 106 sind.
2 ist ein erläuterndes Diagramm, das Beispiele des Sendesignals S_t und des Empfangssignals S_r darstellt. Das Sendesignal S_t umfasst eine Mehrzahl von Chirp-Signalen CW. Die Frequenz des Chirp-Signals CW ändert sich (erhöht sich oder verringert sich) im Lauf der Zeit. In 2 ist das Chirp-Signal CW als ein Aufwärtschirp dargestellt, dessen Frequenz sich im Lauf der Zeit erhöht. Das Chirp-Signal CW kann jedoch auch ein Abwärtschirp sein, dessen Frequenz sich im Lauf der Zeit verringert. Das Empfangssignal S_r ist im Vergleich zu dem Sendesignal S_t um die Zeit Δt verzögert. Angenommen c ist die Geschwindigkeit einer Funkwelle und R ist der Abstand zwischen der Radarvorrichtung 100 und dem Objekt 400, gilt die Gleichung (1). $Δ t = 2 R / c$
3 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel des Chirp-Signals CW darstellt. In 3 ist das Chirp-Signal CW als linearer Chirp dargestellt, dessen Frequenz sich im Lauf der Zeit linear erhöht. Angenommen T_m ist ein Durchlaufzyklus des Chirp-Signals CW, f_min ist eine Anfangsfrequenz, die einen Anfangswert (Minimalwert) der Frequenz des Chirp-Signals CW ist, f_max ist der Maximalwert der Frequenz des Chirp-Signals CW und BW ist eine Bandbreite (f_max-f_min) des Chirp-Signals CW, dann ist eine momentane Frequenz f_tx des Chirp-Signals CW durch die Gleichung (2) gegeben. $f_{tx} (BW / T_{m}) t + f_{min}$
Angenommen A_tx ist eine Amplitude des Sendesignals S_t, ω_tx ist eine Winkelfrequenz (2πf_tx) des Sendesignals S_t, ϕ₁ ist eine Anfangsphase des Sendesignals S_t und t ist Zeit, dann ist das Sendesignal S_t durch die Gleichung (3) gegeben. $S_{t} = A_{tx} cos (ω_{tx} t + ϕ_{1})$
Angenommen A_rx ist eine Amplitude des Empfangssignals S_r, das eine reflektierte Welle des Sendesignals S_t ist, die an dem Objekt 400 reflektiert wird, ω_tx ist eine Winkelfrequenz (2πf_tx) des Empfangssignals S_r, ϕ₁ ist eine Anfangsphase des Empfangssignals S_r und t ist die Zeit, dann ist das Empfangssignal S_r gegeben durch die Gleichung (4). $S_{t} = A_{tx} cos (ω_{tx} (t - Δ t) + ϕ_{1})$
Das Schwebungssignal BT ist gegeben durch die Gleichung (5) und die Gleichung (6). $BT = 0.5 (A_{tx} A_{rx}) cos2 π (kt + 2 {Rf}_{min} /_{C})$
$k = 2 RBW / {cT}_{m}$
Angenommen f_peak ist die Frequenz, mit der die Amplitude des Schwebungssignals BT, das einer Fourier-Umwandlung unterzogen wurde, das Maximum erreicht, gilt die Gleichung (7). $R = {cT}_{m} f_{peak} / 2 BW$
Die Signalverarbeitungsvorrichtung 112 erhält f_peak durch Durchführen einer Fourier-Umwandlung an dem Schwebungssignal BT und berechnet den Abstand R zwischen der Radarvorrichtung 100 und dem Objekt 400 unter Verwendung der Gleichung (7). Ferner schätzt die Signalverarbeitungsvorrichtung 112 die Ankunftsrichtung des Empfangssignals S_r beispielsweise durch Durchführen von Signalanalyse des Schwebungssignals BT unter Verwendung eines AF(Annihilationsfilter)-Verfahrens. Das AF-Verfahren ist ein Algorithmus, der die Ankunftsrichtung des Empfangssignals S_r schätzt durch Verwenden einer Phasendifferenz, die durch eine Wegdifferenz des Empfangssignals S_r verursacht wird, das durch jedes Antennenelement 106 empfangen wird. Die Ankunftsrichtung des Empfangssignals S_r fällt zusammen mit dem Winkel θ des Objekts 400 relativ zu der Radarvorrichtung 100.
4 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel eines Änderungsmusters der Anfangsfrequenz f_min des Chirp-Signals CW darstellt. In 4 zeigt die horizontale Achse die Chirp-Zahl an und die vertikale Achse zeigt die Anfangsfrequenz f_min jedes Chirp-Signals CW an. Die Chirp-Zahl ist eine Zahl zum Unterscheiden jedes Chirp-Signals CW und in diesem Beispiel fällt die Chirp-Zahl eines bestimmten Chirp-Signals CW mit der Größenordnung der Emission dieses Chirp-Signals CW zusammen. In dem in 4 dargestellten Beispiel ist die Anfangsfrequenz f_min des Chirp-Signals CW mit der Chirp-Nummer N {77,00+(N-1)×0,01} GHz. Es ist anzumerken, dass N eine Ganzzahl ist, deren Wert zwischen 1 und 6 liegt.
Wenn die Anfangsfrequenz f_min jedes Chirp-Signals CW stufenweise geändert wird, ändert sich die Phase des Schwebungssignals BT, das die Frequenzdifferenz zwischen dem Sendesignal S_t und dem Empfangssignal S_r anzeigt, das eine reflektierte Welle des Sendesignals S_t ist, das an dem Objekt 400 reflektiert wird, auf ähnliche stufenartige Weise. Es besteht eine Korrelation zwischen dem Änderungsmuster der Anfangsfrequenz f_min jedes Chirp-Signals CW und dem Änderungsmuster der Phase des Schwebungssignals BT. Wenn beispielsweise die Anfangsfrequenz f_min des Chirp-Signals CW erhöht ist, erhöht sich die Phase des Schwebungssignals BT gemäß der Formel (5) (dreht sich in der positiven Richtung). Wenn die Anfangsfrequenz f_min des Chirp-Signals CW verringert ist, verringert sich die Phase des Schwebungssignals BT gemäß der Gleichung (5) (dreht sich in der negativen Richtung).
Selbst wenn die Anfangsfrequenz f_min jedes Chirp-Signals CW in einer Stufenweise geändert wird, zeigt die Phase des Schwebungssignals BT, das die Frequenzdifferenz zu dem Sendesignal S_t und dem Empfangssignal S_r anzeigt, das eine unerwünschte Welle ist, andererseits keine Änderung, die mit dem Änderungsmuster der Anfangsfrequenz f_min korreliert.
5 und 6 sind Erläuterungsdiagramme, die jeweils Korrelationen darstellen zwischen dem Änderungsmuster der Anfangsfrequenz f_min jedes Chirp-Signals CW und dem Änderungsmuster der Phasen der Empfangssignale S_r1, S_r2 und S_r3. Die Empfangssignale S_r1 und S_r2 sind jeweils beispielsweise ein Empfangssignal, das eine reflektierte Welle des Sendesignals S_t ist, das an dem Objekt 400 reflektiert wird. Das Empfangssignal S_r3 ist beispielsweise ein Empfangssignal (falsches Antwortsignal), das künstlich erzeugt wird, als Folge einer Signalverarbeitung des Schwebungssignals BT durch die Signalverarbeitungsvorrichtung 112 aufgrund von weißem Rauschen. Alternativ kann das Empfangssignal S_r3 beispielsweise ein Empfangssignal sein, das eine Störwelle ist (beispielsweise eine Radarwelle von einer anderen Radarvorrichtung). Hier in 5 und 6 zeigt die horizontale Achse die Ankunftsrichtung jedes Empfangssignals an und die vertikale Achse zeigt die Phase jedes Empfangssignals an.
In dem Fall, bei dem die Anfangsfrequenz f_min jedes Chirp-Signals CW auf die gleiche Frequenz eingestellt ist, tritt in keinem der Empfangssignale S_r1, S_r2 und S_r3, wie es in 5 dargestellt ist, Phasenänderung auf. Im Gegensatz dazu zeigen in dem Fall, bei dem die Anfangsfrequenz f_min jedes Chirp-Signals CW geändert wird, die Phasen der Empfangssignale S_r1 und S_r2 die Änderungen, die mit dem Änderungsmuster der Anfangsfrequenz f_min korrelieren, während die Phase des Empfangssignals S_r3 keine Änderung zeigt, die mit dem Änderungsmuster der Anfangsfrequenz f_min korreliert, wie es in 6 dargestellt ist.
Als Folge der obigen Ausführungen wird es möglich, die Korrelation zwischen dem Änderungsmuster der Anfangsfrequenz f_min jedes Chirp-Signals CW und dem Änderungsmuster der Phase des Empfangssignals S_r zu berechnen und basierend auf der berechneten Korrelation von dem Empfangssignal S_r ein Empfangssignal zu schätzen, das eine reflektierte Welle des Sendesignals S_t ist, das an dem Objekt 400 reflektiert wird. Das Änderungsmuster der Anfangsfrequenz f_min jedes Chirp-Signals CW ist beispielsweise nicht auf das Muster beschränkt, in dem die Anfangsfrequenz f_min jedes Chirp-Signals CW sich weiterhin stufenweise erhöht, wie es in 4 dargestellt ist, sondern kann alternativ beispielsweise ein Muster sein, in dem die Anfangsfrequenz f_min jedes Chirp-Signals CW sich stufenweise erhöht und verringert, wie es in 7 dargestellt ist.
Durch Einstellen der Anfangsfrequenz f_min jedes Chirp-Signals CW auf solche Weise, dass eine Erhöhung und eine Verringerung der Anfangsfrequenz f_min jedes Chirp-Signals CW abgewechselt wird, wird es möglich, mehr Chirp-Signale CW innerhalb einer begrenzten Bandweite BW zu erzeugen. Von dem Empfangssignal S_r, einschließlich einer unerwünschten Welle, ermöglicht dies eine hochgenaue Schätzung des Empfangssignals, das eine reflektierte Welle des Sendesignals S_t ist, das an dem Objekt 400 reflektiert wird. Beispielsweise kann das Änderungsmuster der Anfangsfrequenz jedes Chirp-Signals CW so eingestellt werden, um einer Pseudozufallszahlsequenz eines ersten Logikwerts (beispielsweise „1“) und eines zweiten Logikwerts zu folgen (beispielsweise „0“). Hier stellt der erste Logikwert ein Änderungsmuster dar, bei dem von zwei aufeinanderfolgenden Chirp-Signalen CW die Anfangsfrequenz f_min des folgenden Chirp-Signals CW höher ist als die Anfangsfrequenz f_min des vorhergehenden Chirp-Signals CW. Der zweite Logikwert stellt ein Änderungsmuster dar, bei dem von zwei aufeinanderfolgenden Chirp-Signalen CW die Anfangsfrequenz f_min des vorhergehenden Chirp-Signals CW höher ist als die Anfangsfrequenz f_min des folgenden Chirp-Signals CW. Beispielsweise kann das Änderungsmuster der Anfangsfrequenz f_min jedes Chirp-Signals CW, dargestellt in 7, so eingestellt sein, um einer 15-Bit M-Sequenz (Maximallänge-Sequenz) zu folgen. Durch Einstellen des Änderungsmusters der Anfangsfrequenz f_min jedes Chirp-Signals CW auf solche Weise, um einer Pseudozufallszahlsequenz zu folgen, wird es möglich, zu erfassen, ob ein Signal, das als das Empfangssignal S_r empfangen wird, eine Radarwelle von einer anderen Radarvorrichtung (unerwünschte Welle) oder nicht ist.
Es ist anzumerken, dass es durch Codieren des Änderungsmusters der Phase des Empfangssignals S_r in binärer Form mit einer Einstellung, bei der „1“ eine Erhöhung bei der Phase des Empfangssignals S_r anzeigt und „0“ eine Verringerung bei der Phase des Empfangssignals S_r anzeigt, möglich wird, die Korrelation zwischen dem Änderungsmuster der Anfangsfrequenz f_min jedes Chirp-Signals CW und dem Änderungsmuster der Phase des Empfangssignals S_r zu berechnen.
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Fluss einer Signalverarbeitung in Bezug auf das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Signalverarbeitungsvorrichtung 112 stellt die Anfangsfrequenz f_min jedes Chirp-Signals CW so ein, dass die Anfangsfrequenzen f_min von zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Chirp-Signalen CW sich voneinander unterscheiden (Schritt 801). Basierend auf dem Wert der Anfangsfrequenz f_min, eingestellt bei Schritt 801, erzeugt der Oszillator 101 jedes Chirp-Signal CW und gibt dasselbe aus (Schritt 802). Die Sendeantenne 104 emittiert ein Sendesignal S_t, das eine Mehrzahl von Chirp-Signalen CW umfasst, die in Schritt 802 erzeugt und ausgegeben werden, als eine Radarwelle (Schritt 803). Die Empfangsantenne 105 empfängt, als ein Empfangssignal S_r, eine reflektierte Welle des Sendesignals S_t, das an dem Objekt 400 reflektiert wird, und eine unerwünschte Welle (Schritt 804). Der Mischer 109 erzeugt ein Schwebungssignal BT durch Mischen des Empfangssignals S_r und des Sendesignals S_t und gibt dasselbe aus (Schritt 805). Die Signalverarbeitungsvorrichtung 112 schätzt die Phase des Empfangssignals S_r durch Durchführen von Signalanalyse des Schwebungssignals BT unter Verwendung eines AF-Verfahrens (Schritt 806). Die Signalverarbeitungsvorrichtung 112 bestimmt, ob eine Emission aller Chirp-Signale CW abgeschlossen ist oder nicht (Schritt 807). Die Signalverarbeitungsvorrichtung 112 berechnet die Korrelation zwischen dem Änderungsmuster der Anfangsfrequenz f_min jedes Chirp-Signals CW und das Änderungsmuster der Phasen des Empfangssignals S_r (Schritt 808). Basierend auf der Korrelation, die in Schritt 808 von dem Empfangssignal S_r berechnet wird, schätzt die Signalverarbeitungsvorrichtung 112 ein Empfangssignal, das eine reflektierte Welle des Sendesignals S_t ist, die an dem Objekt 400 reflektiert wird (Schritt 809). Basierend auf einem Ergebnis der Schätzung der reflektierten Welle bei Schritt 809 berechnet die Signalverarbeitungsvorrichtung 112 die Anzahl von ankommenden Wellen (Schritt 810). Basierend auf der Anzahl von ankommenden Wellen, die bei Schritt 810 berechnet wird, schätzt die Signalverarbeitungsvorrichtung 112 die Ankunftsrichtung des Empfangssignals S_r, das die reflektierte Welle des Sendesignals S_t ist, das an dem Objekt 400 reflektiert wird (Schritt 811).
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird es möglich, die Anzahl von ankommenden Wellen genauer zu schätzen durch Schätzen, von dem Empfangssignal S_r, der reflektierten Welle des Sendesignals S_t, das an dem Objekt 400 reflektiert wird, basierend auf der Korrelation zwischen dem Änderungsmuster der Anfangsfrequenz f_min jedes Chirp-Signals CW und dem Änderungsmuster der Phase des Empfangssignals S_r. Ferner wird es durch Verwenden der Anzahl von ankommenden Wellen, die mit einem hohen Grad an Genauigkeit geschätzt werden, möglich, die Ankunftsrichtung des Empfangssignals S_r, das eine reflektierte Welle des Sendesignals S_t ist, die an dem Objekt 400 reflektiert, genauer zu schätzen.
Es ist anzumerken, dass der Algorithmus zum Schätzen der Ankunftsrichtung des Empfangssignals S_r nicht auf das AF-Verfahren beschränkt ist und Algorithmen wie zum Beispiel ein bekanntes Maximum-Likelihood-Schätzverfahren und dergleichen können ebenfalls verwendet werden.
9 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel eines Fahrzeugs 300 darstellt, das sich auf ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht. Das Fahrzeug 300 umfasst die Radarvorrichtung 100. Die Radarvorrichtung 100 misst eine relative Position des Objekts 400 relativ zu dem Fahrzeug 300 (beispielsweise den Winkel θ des Objekts 400 relativ zu dem Fahrzeug 300 und den Abstand R zwischen dem Fahrzeug 300 und dem Objekt 400). Das Objekt 400 kann beispielsweise ein Objekt (beispielsweise eine Schutzschiene) sein, das um das Fahrzeug 300 oder ein anderes Fahrzeug, das dem Fahrzeug 300 vorausfährt oder folgt, angeordnet ist. Das Fahrzeug 300 kann das Fahren des Fahrzeugs 300 und dergleichen basierend auf Informationen steuern, die die relative Position des Objekts 400 relativ zu dem Fahrzeug 300 anzeigen.
Es ist anzumerken, dass die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele bereitgestellt wurden, um ein Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen und nicht so zu sehen sind, dass dieselben die vorliegende Erfindung beschränken. Die vorliegende Erfindung kann modifiziert oder verbessert werden, ohne von deren Wesensart abzuweichen und die vorliegende Erfindung umfasst auch Äquivalente derselben. Das heißt, diejenigen, die durch geeignetes Modifizieren der Entwürfe der Ausführungsbeispiele durch Fachleute auf diesem Gebiet erhalten werden, sind ebenfalls in dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten, solange dieselben Merkmale der vorliegenden Erfindung umfassen. Ferner können Bestandteile, die in den Ausführungsbeispielen enthalten sind, kombiniert werden, solange dies technisch möglich ist und diejenigen, die durch Kombinieren derselben erhalten werden, sind ebenfalls in dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung enthalten, solange dieselben die Merkmale der vorliegenden Erfindung umfassen.
Bezugszeichenliste

100: Radarvorrichtung
101: Oszillator
102: Verstärker
103: Verteiler
104: Sendeantenne
105: Empfangsantenne
106: Antennenelement
108: Verstärker
109: Mischer
110: Filter
111: A/D-Wandler
112: Signalverarbeitungsvorrichtung
300: Fahrzeug
400: Objekt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006153579 [0003]

Claims

Eine Radarvorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: ein Oszillationsteil, das ein Sendesignal erzeugt, das eine Mehrzahl von Chirp-Signalen umfasst, wobei das Chirp-Signal eine Frequenz aufweist, die sich von einer Anfangsfrequenz in jedem vorbestimmten Durchlaufzyklus erhöht oder verringert, wobei das Oszillationsteil in der Lage ist, die Anfangsfrequenz jedes Chirp-Signals zu ändern; ein Sendeteil, das das Sendesignal emittiert; ein Empfangsteil, das eine reflektierte Welle des Sendesignals, das an einem Objekt reflektiert wird, und eine unerwünschte Welle als ein Empfangssignal empfängt; ein Phasenschätzteil, das eine Phase des Empfangssignals von dem Sendesignal und dem Empfangssignal schätzt; ein Korrelationsberechnungsteil, das eine Korrelation zwischen einem Änderungsmuster der Anfangsfrequenz jedes Chirp-Signals und einem Änderungsmuster der Phase des Empfangssignals berechnet; ein Reflektierte-Welle-Schätzteil, das die reflektierte Welle von dem Empfangssignal basierend auf der Korrelation schätzt; und ein Anzahl-Ankommender-Wellen-Schätzteil, das eine Anzahl von ankommenden Wellen basierend auf einem Ergebnis der Schätzung der reflektierten Welle berechnet.
Die Radarvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das Änderungsmuster der Anfangsfrequenz jedes Chirp-Signals einer Pseudozufallszahlsequenz eines ersten Logikwerts und eines zweiten Logikwerts folgt, der erste Logikwert ein Änderungsmuster darstellt, bei dem von zwei aufeinanderfolgenden Chirp-Signalen in der Mehrzahl von Chirp-Signalen die Anfangsfrequenz eines folgenden Chirp-Signals höher ist als die Anfangsfrequenz eines vorhergehenden Chirp-Signals und der zweite Logikwert ein Änderungsmuster darstellt, bei dem von zwei aufeinanderfolgenden Chirp-Signalen in der Mehrzahl von Chirp-Signalen die Anfangsfrequenz eines folgenden Chirp-Signals niedriger ist als die Anfangsfrequenz eines vorhergehenden Chirp-Signals.
Die Radarvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Signalverarbeitungsvorrichtung ferner ein Ankunftsrichtung-Schätzteil umfasst, das eine Ankunftsrichtung der reflektierten Welle basierend auf der geschätzten Anzahl von ankommenden Wellen schätzt.
Ein Fahrzeug, das die Radarvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 aufweist.
Ein Verfahren zum Schätzen einer Anzahl von ankommenden Wellen, das folgende Schritte aufweist: einen Schritt des Erzeugens eines Sendesignals, das eine Mehrzahl von Chirp-Signalen umfasst, wobei das Chirp-Signal eine Frequenz aufweist, die sich von einer Anfangsfrequenz in jedem vorbestimmten Durchlaufzyklus erhöht oder verringert, wobei es der erste Schritt ermöglicht, die Anfangsfrequenz jedes Chirp-Signals zu ändern, einen Schritt des Emittierens des Sendesignals; einen Schritt des Empfangens einer reflektierten Welle des Sendesignals, das an einem Objekt reflektiert wird, und einer unerwünschten Welle als ein Empfangssignal; einen Schritt des Schätzens einer Phase des Empfangssignals von dem Sendesignal und dem Empfangssignal; einen Schritt des Berechnens einer Korrelation zwischen einem Änderungsmuster der Anfangsfrequenz jedes Chirp-Signals und einem Änderungsmuster der Phase des Empfangssignals; einen Schritt des Schätzens der reflektierten Welle von dem Empfangssignal basierend auf der Korrelation; und einen Schritt des Berechnens einer Anzahl von ankommenden Wellen basierend auf einem Ergebnis der Schätzung der reflektierten Welle.