DE19905725A1

DE19905725A1 - Radargerät

Info

Publication number: DE19905725A1
Application number: DE19905725A
Authority: DE
Inventors: Yukinori Yamada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-02-12
Filing date: 1999-02-11
Publication date: 1999-10-14
Also published as: US6067048A; JPH11231040A

Abstract

Es ist Aufgabe der Erfindung die relative Leistung von Beugungskeulen in einem elektronisch abtastenden Radargerät zu unterdrücken. Bei diesem Radargerät handelt es sich um ein Radargerät mit einer Sendeantenne (13) und einer Empfangsantenne (2), wobei die Empfangsantenne (2), eine Arrayantenne mit einer Vielzahl von Antennenelementen ist, wobei das Radargerät ausgestaltet ist zum Durchführen einer elektronischen Abtastung eines Antennenstrahls der Empfangsantenne (2), wobei jedes der Vielzahl von Antennenelementen aus einer Vielzahl von Elementarantennen besteht, um ein vorbestimmtes Richtdiagramm aufzuweisen, und wobei ein aus dem Richtdiagramm eines jeden Antennenelements und einem Richtdiagramm der Sendeantenne (13) gebildetes Synthesediagramm eine abgesenkte Form der relativen Leistung unter einem Winkel aufweist, bei dem eine Beugungskeule der Empfangsantenne (2) erscheint.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Radargerät mit einem elektronischen Abtastverfahren, bei dem eine Arrayan tenne als Empfangsantenne verwendet wird, und insbesondere auf ein für die Anbringung an einem Fahrzeug geeignetes Ra dargerät mit dem elektronischen Abtastverfahren.

Unter der Annahme eines Abstands d zwischen den Antennenele menten in der Arrayantenne und einer Wellenlänge λ der gesen deten und empfangenen elektromagnetischen Wellen erscheinen bei d/λ < 1 aufgrund der Periodizität der Fourier-Reihe Beu gungskeulen im Bereich des Sichtfelds (-90° < θ < +90°). Hier bei kennzeichnet θ den Richtungswinkel. Werden die Beugungs keulen in dem Sichtfeld in ihrer ursprünglichen Form belas sen, so kann eine fehlerhafte Zielerfassung auftreten. Es ist daher wünschenswert, die Beugungskeulen aus dem Sichtfeld zu entfernen oder die relative Leistung der Beugungskeulen in Bezug auf die Hauptkeule in angemessener Weise zu unterdrüc ken.

Die Beugungskeulen können aus dem Sichtfeld verschoben wer den, wenn ein gegenüber der Wellenlänge λ ausreichend gerin gerer Abstand d zwischen den Antennenelementen vorgesehen wird. Die Wellenlänge λ und der Abstand d zwischen den Anten nenelementen unterliegen jedoch Einschränkungen aufgrund ver schiedener anderer Bedingungen, so daß sie nur schwer verän derbar sind, ohne Probleme hervorzurufen.

Andererseits ist in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 6-138205 eine Technologie des Bereitstellens einer getrennten Hilfsantenne zum Unterdrücken des Empfangspegels der Neben keulen offenbart, wobei diese Technologie auch zum Unterdrüc ken der relativen Leistung der Beugungskeulen einsetzbar ist.

Das Hinzufügen der Hilfsantennen führt jedoch zu einer Erhö hung der Zahl der Bauteile, der Größe des Geräts, usw. Dies ist insbesondere in fahrzeugseitigen Radargeräten von Bedeu tung, die vorzugsweise kompakt sind und ein geringes Gewicht aufweisen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das vorge nannte Problem zu lösen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Radargerät mit einer Sen deantenne und einer Empfangsantenne, wobei die Sendeantenne eine Arrayantenne mit einer Vielzahl von Antennenelementen ist, wobei das Radargerät ausgestaltet ist zum elektronischen Abtasten mittels eines Antennenstrahls der Empfangsantenne, wobei jedes der Vielzahl von Antennenelementen aus einer Vielzahl von Elementarantennen besteht, so daß sich ein vor bestimmtes Richtdiagramm ergibt, und wobei ein aus dem Richt diagramm eines jeden Antennenelements und einem Richtdiagramm der Sendeantenne gebildetes Synthesediagramm eine abgesenkte Form bei der relativen Leistung bei einem Winkel aufweist, bei dem eine Beugungskeule der Empfangsantenne auftritt.

Da jedes der Antennenelemente eine Arrayantenne ist, kann das feste Richtdiagramm der Antennenelemente auf ein gewünschtes Diagramm eingestellt werden. Durch geeignetes Einstellen des festen Richtdiagramms eines jeden Antennenelements kann das aus dem Richtdiagramm eines jeden Antennenelements und dem Richtdiagramm der Sendeantenne gebildete synthetische Dia gramm mit abgesenkter Form der relativen Leistung unter einem Winkel, bei dem eine Beugungskeule der Empfangsantenne auf tritt, erzeugt werden. Dadurch kann die relative Leistung der Beugungskeulen in angemessener Weise unterdrückt werden, ob wohl die Beugungskeulen aufgrund der Arrayantenne der Emp fangsantenne in vorbestimmten Winkelbereichen auftreten.

Ist die Sendeantenne ähnlich den Antennenelementen der Emp fangsantenne als eine Arrayantenne aufgebaut, so kann das fe ste Richtdiagramm der Sendeantenne auch in gewissem Ausmaß frei eingestellt werden. Dadurch können die Freiheitsgrade beim Entwurf des synthetischen Richtdiagramms als Kombination des festen Richtdiagramms der Sendeantenne mit dem festen Richtdiagramm der die Empfangsantenne gemäß vorstehender Be schreibung bildenden Antennenelementen erhöht werden.

Das Abtasten durch den Antennenstrahl der Empfangsantenne er folgt vorzugsweise gemäß einer digitalen Strahlerzeugungsope ration. In diesem Fall handelt es sich bei dem Richtungswin kel der Hauptkeule vorzugsweise um einen durch eine Korrektur eines Richtungswinkels einer Hauptkeule, die unter der Annah me berechnet wird, daß jedes der die Empfangsantenne bilden den Antennenelementen aus richtwirkungslosen Elementar antennen besteht, erhaltenen Winkel, wobei ein dem Winkel entsprechender Korrekturwert vorab bestimmt wird.

Aufgrund des festen Richtdiagramms eines jeden Antennenele ments der Empfangsantenne oder des sich aus dessen Synthese mit dem festen Richtdiagramm der Sendeantenne ergebenden fe sten Richtdiagramms ergibt sich eine Abweichung zwischen dem tatsächlichen Winkel und dem Hauptkeulenwinkel, der sich aus der digitalen Strahlerzeugungssynthese unter der Annahme er gibt, daß diese festen Richtwirkungen nahezu Null sind, wobei aber die Abweichung durch die Korrektur kompensiert wird.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines be vorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die bei liegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Aufbaudiagramm des Radargeräts als Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Struktur der Empfangsantenne und der Sendeantenne,

Fig. 3 einen Verlauf des Richtdiagramms der die Sendeantenne bildenden Antennenelemente,

Fig. 4 einen Verlauf des Richtdiagramms der Sendeantenne,

Fig. 5 einen Verlauf des aus dem Richtdiagramm der die Emp fangsantenne bildenden Antennenelemente und dem Richtdiagramm der Sendeantenne gebildeten Synthesediagramms,

Fig. 6 einen Verlauf des durch die DBF-Synthese erhaltenen Richtdiagramms ,

Fig. 7 einen Verlauf des sich aus der Synthese des Synthese diagramms gemäß Fig. 5 mit dem Richtdiagramm gemäß Fig. 6 er gebenden DBF-Synthesediagramms,

Fig. 8 ein Flußdiagramm der Funktionsweise des vorliegenden Ausführungsbeispiels,

Fig. 9 einen Verlauf des abschließenden DBF- Synthesediagramms, wenn der theoretische Winkel der Hauptkeu le 0° beträgt,

Fig. 10 einen Verlauf des abschließenden DBF- Synthesediagramms, wenn der theoretische Winkel der Hauptkeu le 2° beträgt,

Fig. 11 einen Verlauf des abschließenden DBF- Synthesediagramms, wenn der theoretische Winkel der Hauptkeu le 4° beträgt,

Fig. 12 einen Verlauf des abschließenden DBF- Synthesediagramms, wenn der theoretische Winkel der Hauptkeu le 6° beträgt, und

Fig. 13 ein Flußdiagramm der Korrekturoperation des Winkels der Hauptkeule.

Fig. 1 zeigt ein Aufbaudiagramm des Radargeräts als Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Radarge rät handelt es sich um ein FM-CW-Radargerät, in dem ein fre quenzmoduliertes (FM) Dauerstrich-(CW)-Sendesignal und ein DBF-Radargerät zum Durchführen der digitalen Strahlerzeu gungsoperation in der Empfangsantenne verwendet wird. Dieses Radargerät stellt ein sogenanntes an einem Fahrzeug ange brachtes fahrzeugseitiges Radargerät dar, das zum Erfassen eines Abstands zu einem voraus fahrenden Fahrzeug, dessen Re lativgeschwindigkeit, usw. vorgesehen ist. Das Erfassungser gebnis dieses Radargeräts wird als Steuerinformation für den Fahrbetrieb des Fahrzeugs oder dergleichen verwendet. Bei der Sendefunkwelle handelt es sich um eine Millimeterwelle.

In bekannten herkömmlichen DBF-Radargeräten sind für jedes Antennenelement ein HF-Verstärker, ein Mischer usw. vorgese hen, wogegen das vorliegende Radargerät einen Aufbau auf weist, bei dem das gesamte System eine Gruppe von den HF- Verstärker, den Mischer, usw. enthaltenden Analoggeräten ent hält, unter Verwendung eines Umschalters.

Das vorliegende Radargerät umfaßt einen Sendeteil 1, eine Empfangsarrayantenne 2, einen Umschalter 3, einen Emp fangsteil 4, und einen digitalen Signalverarbeitungsteil 5.

Der Sendeteil 1 besteht aus einem spannungsgesteuerten Oszil lator 11 mit einer Mittenfrequenz f0 (beispielsweise 76 GHz) , einem Pufferverstärker 12, einer Sendeantenne 13 und einem HF-Verstärker 14. Der Oszillator 11 gibt ein Signal aus, das sich aus einer Dreieckwellenmodulation mit einem Frequenzhub ΔF einer Trägerwelle der Frequenz f0 entsprechend einer aus einer nicht dargestellten, für die Modulation verwendeten Gleichstromversorgung ausgegebenen Steuerspannung; d. h., der Oszillator 11 gibt eine modulierte Welle (Sendesignal) mit einer Frequenz f0 ± ΔF/2 aus. Die modulierte Welle wird durch den Pufferverstärker 12 verstärkt, um von der Sendeantenne 13 als elektromagnetische Welle abgestrahlt zu werden. Ein Teil des Sendesignals wird durch den HF-Verstärker 14 verstärkt und als lokales Signal zum Erfassen empfangener Signale aus gegeben. Die Sendeantenne 13 besteht aus vier Elementaranten nen, um eine gewünschte Richtwirkung der Sendeantenne in ho rizontaler Richtung bereitzustellen.

Die Empfangsarrayantenne 2 besteht aus n Antennenelementen, die einem jeweiligen ersten (CH1) bis n-ten (CHn) Kanal ent sprechen. Jedes Antennenelement besteht aus zwei Elementaran tennen und weist entsprechend der Sendeantenne 13 eine feste Richtwirkung in horizontaler Richtung auf. Der Umschalter 3 weist n Eingangsanschlüsse und einen Ausgangsanschluß auf, wobei jeder Eingangsanschluß mit einem Antennenelement der Arrayantenne 2 verbunden ist. Der Ausgangsanschluß kann mit jedem der Eingangsanschlüsse verbunden werden, wobei die Ver bindung in regelmäßiger Weise durch Umschaltsignale (Taktsignale) umgeschaltet wird. Die Verbindungsumschaltung erfolgt in elektrischer Weise in Schaltungstechnik.

Der Empfangsteil 4 umfaßt einen HF-Verstärker 41, einen Mi scher 42, einen Verstärker 43, ein Filter 44, einen A/D-Umsetzer 45 und einen Oszillator 46 zum Erzeugen der Um schaltsignale. Ein von dem Ausgangsanschluß des Umschalters 3 ausgegebenes Signal, d. h. ein durch eines der Antennenelemen te der Arrayantenne 2 empfangenes Signal, wird durch den HF- Verstärker 41 verstärkt, um in dem Mischer 42 mit einem Teil des Sendesignals von dem HF-Verstärker 14 gemischt zu werden. Durch diese Mischung wird das empfangene Signal abwärts ge mischt, um ein ein Differenzsignal zwischen dem gesendeten Signal und dem empfangenen Signal darstellendes Überlage rungssignal zu erzeugen.

Bei dem Dreieckwellenmodulations-FM-CW-Verfahren gelten die nachfolgenden Beziehungen, wobei die Überlagerungsfrequenz bei einer relativen Geschwindigkeit von Null durch fr, die auf der Relativgeschwindigkeit basierende Dopplerfrequenz durch fd, die in Frequenzanstiegsintervallen (Aufwärtsinter vallen) vorliegende Überlagerungsfrequenz durch fb1 und die in Frequenzverringerungsintervallen (Abwärtsintervallen) vor liegende Überlagerungsfrequenz durch fb2 gekennzeichnet ist.

fb1 = fr-fd (1)

fb2 = fr + fd (2).

Daher können fr und fd anhand der nachfolgenden Gleichungen (3), (4) durch getrenntes Messen der Überlagerungsfrequenzen fb1 und fb2 in den Aufwärts- und Abwärtsintervallen der Modu lationszyklen berechnet werden.

fr = (fb1 + fb2)/2 (3)

fd = (fb2-fb1)/2 (4).

Anhand der berechneten fr und fd kann die Entfernung R und die Geschwindigkeit V des Ziels entsprechend den nachfolgen den Gleichungen (5), (6) berechnet werden.

R = (C/(4.ΔF.fm)).fr (5)

V = (C/(2.fo)).fd (6).

In diesen Gleichungen, kennzeichnet C die Lichtgeschwindig keit und fm die Modulationsfrequenz der FM.

Das Überlagerungssignal wird über den Verstärker 43 und das Tiefpaßfilter 44 in den A/D-Umsetzer 45 eingegeben, um zum Zeitpunkt des Ausgangssignals des Oszillators 46, d. h. zum Zeitpunkt des Taktsignals zum Herbeiführen der Verbindungsum schaltung an dem Umschalter 3, in ein Digitalsignal umgewan delt zu werden.

Der digitale Signalverarbeitungsteil 5 führt eine digitale Strahlerzeugung (DBF) unter Verwendung der digitalen Überla gerungssignale des A/D-Umsetzers 45 durch. Im einzelnen wan delt der digitale Signalverarbeitungsteil 5 die digitalen Empfangssignale der entsprechenden Kanäle gemäß einer be stimmten Vorschrift in Phasen und Amplituden um und syntheti siert alle Kanäle. Dadurch kann ein Richtdiagramm der Emp fangsantenne 2 in einer beliebigen Richtung und mit einer be liebigen Form gebildet werden. Ein herausragendes Merkmal der DBF liegt darin, daß nach dem Erfassen der Signale aller An tennenelemente (aller Empfangskanäle) als Digitalsignale ein Strahl in einer beliebigen Richtung darauf basierend zusam mengesetzt oder synthetisiert werden kann, so daß eine Viel zahl von Strahlen basierend auf einer Erfassungsoperation der Signale gebildet werden können.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die äußere Ansicht und Struktur der Sendeantenne 3 und der Empfangsantenne 2. Bei diesem Beispiel beträgt der Wert des die Zahl der Anten nenelemente, d. h. die Kanalzahl, in der Empfangsantenne 2 an gebenden n gleich 9.

Jedes Antennenelement 21 bis 29 der Empfangsantennen 2 be steht aus zwei Elementarantennen 21a, 21b, 22a, 22b, . . ., 29a, 29b, die in horizontaler Richtung (X-Richtung) nebeneinander angeordnet sind, wobei jede Elementarantenne aus einer in vertikaler Richtung (Y-Richtung) ausgerichteten Zeile von 16 Flächenantennen (patch antennas) 60 besteht. Die Sendeantenne 13 besteht aus vier in horizontaler Richtung (X-Richtung) ne beneinander angeordneten Elementarantennen 13a bis 13d, wobei jede Elementarantenne 13a bis 13d aus einer in vertikaler Richtung (Y-Richtung) ausgerichteten Zeile von 16 Flächenan tennen besteht. Eine mit jeder Flächenantenne 60 verbundene Speisung ist in der Zeichnung nicht dargestellt.

Eine einzelne Flächenantenne zeigt eine geringe Richtwirkung, wobei aber eine Gruppe aus mittels einstellbaren Speisungs längen miteinander verbundenen Flächenantennen in ihrer Ge samtheit mit einer Richtwirkung versehen werden kann.

Fig. 3 zeigt einen charakteristischen Verlauf eines Richtdia gramms eines jeden Antennenelements 21 bis 29 in horizontaler Richtung (X-Richtung gemäß Fig. 2). Wie aus dieser Figur her vorgeht, ergibt sich in horizontaler Richtung eine mäßige Richtwirkung mit einer weiten Strahlbreite in horizontaler Richtung, da zwei Elementarantennen in horizontaler Richtung angeordnet sind.

Fig. 4 zeigt einen charakteristischen Verlauf eines Richtdia gramms der Sendeantenne 13 in horizontaler Richtung (X-Richtung gemäß Fig. 2). Da die vier Elementarantennen 13a bis 13d in horizontaler Richtung angeordnet sind, ergibt sich ei ne Richtwirkung mit gegenüber dem Richtdiagramm eines jeden Antennenelements 21 bis 29 der Empfangsantenne 2 schmalerer Strahlbreite des Hauptstrahls in horizontaler Richtung.

Fig. 5 zeigt ein aus dem Richtdiagramm eines jeden Anten nenelements 21 bis 29 der Empfangsantenne 2 und dem Richtdia gramm der Sendeantenne 13 gebildetes Synthesediagramm.

Es folgt eine Beschreibung eines auf der DBF-Synthese basie renden Richtdiagramms der Empfangsantenne 2. Fig. 6 zeigt das Richtdiagramm der Empfangsantenne 2, wenn die DBF-Synthese- Operation unter der Annahme durchgeführt wird, daß weder je des Antennenelement der Empfangsantenne 2 noch die Sendean tenne 13 eine Richtwirkung aufweisen; insbesondere ein Richt diagramm bei einer solchen Ausführung der DBF-Synthese, daß der Hauptstrahl in die zu der Arrayoberfläche der Flächenan tennen (XY-Ebene gemäß Fig. 2) senkrechte Richtung zeigt. Wie aus dieser Figur hervorgeht, treten Beugungskeulen mit einer mit dem Hauptstrahl übereinstimmenden relativen Leistung un ter Winkeln von ungefähr ±23° auf. Werden diese Beugungskeu len in ihrer ursprünglichen Form beibehalten, so ist es un möglich, ein unter dem Winkel (der Richtung) der Beugungskeu le vorhandenes Ziel von einem unter dem Winkel des Haupt strahls (0° in diesem Fall) vorhandenen Ziel zu unterschei den.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen jedes Anten nenelement der Empfangsantenne 2 und die Sendeantenne 13 ent sprechende Richtwirkungen auf, wodurch das in Fig. 5 darge stellte synthetische Richtdiagramm als festes Richtdiagramm gewonnen wird. Daher entspricht das abschließende DBF- Synthesediagramm dem in Fig. 7 dargestellte Richtdiagramm, das durch eine Synthese des in Fig. 5 dargestellten festen Richtdiagramms mit dem in Fig. 6 dargestellten theoretischen DBF-Synthesediagramm erhalten wird.

Wie aus dieser Figur hervorgeht, wird die relative Leistung der Beugungskeulen auf beiden Seiten des Hauptstrahls ausrei chend unterdrückt. Die Winkel der Beugungskeulen relativ zu dem Hauptstrahl werden durch die Werte der Wellenlänge λ und der Distanz d zwischen benachbarten Antennenelementen 21 bis 29 bestimmt. Daher wird das feste synthetische Diagramm so eingestellt, daß die Einbrüche oder Knoten des Richtdiagramms an Winkeln entstehen, die zu einer angemessenen Verringerung der relativen Leistung unter den Erscheinungswinkeln der Beu gungskeulen führen.

Die Sendeantenne 13 kann auch so ausgestaltet werden, daß ei ne Richtwirkung anhand anderer von der Arraykonfiguration ab weichender Verfahren erzielt wird.

Es folgt eine Beschreibung der Gesamtfunktion des Radargeräts gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.

Es wird angenommen, daß f_TX die Frequenz des gesendeten Si gnals, f_RX(i) die Frequenzen der empfangenen Signale, und fb(i) die Frequenzen der Überlagerungssignale kennzeichnen. Dann können die Frequenzen fb(i) der Überlagerungssignale wie folgt ausgedrückt werden.

fb(i) = |f_TX-f_RX(i)| (7).

Hierbei kennzeichnet i die Nummern der Empfangskanäle, i = 1, 2, . . ., n.

In einem auf Fahrzeugen angebrachten Beispiel des Radargeräts ergibt sich beispielsweise f_TX = f_RX(i) = 76 GHz, und somit ergibt sich ungefähr fb(i) < 100 kHz. Wird dabei die Frequenz fsw der die Umschaltsignale des Umschalters 2 darstellenden Taktsignale im Bereich von einigen MHz bis einigen 100 MHz eingestellt, so führt der Mischer 42 eine Abwärtswandlung der empfangenen Wellen (des 76GHz-Bands) der entsprechenden Kanä le (Antennenelemente) für jeweils einige hundert oder einige tausend Zyklen durch, um fb(i) wiederholt in der Reihenfolge von 1 bis n zu erzeugen.

Da das Umschalten der Kanäle in dem Umschalter 3 beim vorlie genden Ausführungsbeispiel mit der Frequenz fsw durchgeführt wird, handelt es sich bei den in dem Mischer 42 erhaltenen Überlagerungssignalen um zerhackte Überlagerungssignale. Die se zerhackten Überlagerungssignale eines jeden Kanals werden dem A/D-Umsetzer 45 über den Verstärker 42 und das Filter 44 zugeführt.

Da der A/D-Umsetzer 45 die A/D-Umwandlung synchron zu dem Um schaltzeitpunkt des Umschalters 3 durchführt, wird ein eins- zu-eins-Verhältnis zwischen den Digitaldaten nach der A/D-Umwandlung und den Kanälen hergestellt. Der Zeitpunkt der A/D-Umwandlung in jedem Kanal eilt dem Umschaltzeitpunkt des Umschalters 3 geringfügig nach, so daß er sich in der Mitte einer jeden Verbindungsperiode befindet.

Danach addiert der digitale Signalverarbeitungsteil 5 eine bestimmte feste Menge aufeinanderfolgender Daten der neun Ka näle in neun Pufferzeilen auf, beispielsweise 1024 Punkte für jeden Kanal. Jeder Kanal und jeder Puffer befinden sich in einem eins-zu-eins-Verhältnis, und Daten des zerhackten digi talen Überlagerungssignals des ersten Kanals an 1024 Punkten werden in der ersten Zeile des Puffers gespeichert. In glei cher Weise werden die digitalen Überlagerungssignale des zweiten bis neunten Kanals in der zweiten bis neunten Zeile der Puffer gespeichert.

In dem digitalen Signalverarbeitungsteil 5 werden die in die jeweiligen Kanäle getrennten Datenreihen wie im Falle des be kannten DBF-Radargeräts verarbeitet, bei dem die Daten für die jeweiligen Kanäle parallel abwärtsgewandelt werden. Im einzelnen wird eine FFT-Operation durchgeführt, danach er folgt eine Phasenrotationsoperation zum Erzielen der Synthese der Strahlen unter entsprechenden Richtungswinkeln, und der Abstand zu einem Objekt und die Geschwindigkeit des Objekts werden aus der Überlagerungssignalfrequenz eines jeden Strahls basierend auf den vorgenannten Gleichungen (5), (6) berechnet. Danach werden diese Ergebnisse in ihrer Gesamtheit bewertet, um die Position und Geschwindigkeit des Objekts ab schließend zu erkennen.

Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm des gesamten die Operation des Radargeräts des vorstehend näher beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiels betreffenden sequentiellen Ablaufs. Un ter der Annahme, daß i eine Kanalnummer und j eine Datenab tastnummer kennzeichnen, wird zuerst im Schritt 801 i = 1 und j = 1 gesetzt. Danach wird ein Taktsignal fsw eingelesen (Schritt 802) und mit der Erfassung einer Flanke des Taktsi gnals wird der Ausgangsanschluß des Umschalters 3 zu dem Ein gangsanschluß von CHi durchgeschaltet (Schritte 803, 804). Da im vorliegenden Fall i = 1 gilt, wird der Ausgangsanschluß mit dem Eingangsanschluß von CH1 verbunden.

Mit einer Verzögerung der Zeit t, die der Hälfte der Periode des Taktsignals (t = ½fsw) entspricht, führt der A/D-Umsetzer 45 dann die A/D-Umwandlungsoperation durch und die durch die Operation erzeugten Digitaldaten werden in den digitalen Si gnalverarbeitungsteil 5 eingelesen (Schritte 805, 806). Da im vorliegenden Fall i = 1 und j = 1 gilt, werden die ersten Ab tastdaten in der ersten Zeile des Puffers gespeichert.

Danach erfolgt die Operation i = i + 1 (Schritt 807) und der Ablauf kehrt dann zurück zum Schritt 802, um die Operationen der Schritte 802 bis 807 zu wiederholen, bis i < 9 erfüllt ist (Schritt 808). Diese Wiederholung führt zum Speichern der ersten Abtastdaten in jedem Puffer der ersten bis neunten Zeile in dem digitalen Signalverarbeitungsteil 5.

Ist i < 9 im Schritt 808 erfüllt, so schreitet der Ablauf zum Schritt 809, um i = 1 und j = j + 1 einzustellen. Da bisher j = 1 galt, ergibt sich j = 2. Im Schritt 810 wird festge stellt, ob j < 1024 gilt, und die Operationen der Schritte 802 bis 809 werden wiederholt, bis j < 1024 erfüllt ist. Die se Wiederholung führt zum Speichern aller der ersten bis 1024-ten Abtastdaten in den entsprechenden Puffern der ersten bis neunten Zeilen in dem digitalen Signalverarbeitungsteil 5.

Danach wird die DBF-Synthese durchgeführt und die Erkennung eines Objekts wird basierend auf dem Ergebnis der Synthese fortgeführt (Schritt 811).

Dabei werden die Daten bei diesem Ausführungsbeispiel genau genommen nicht zeitgleich erhalten, da der Meßzeitpunkt eines jeden Kanals um 1/fsw gegenüber dem vorhergehenden verschoben ist. Gilt fsw » als fb(i), beispielsweise bei ungefähr fsw < fb(i)×1000, so können die Daten als zeitgleich betrachtet und synthetisiert werden. Ist die Bedingung nicht erfüllt, so sollte vorzugsweise eine der Frequenz entsprechende kanalwei se Korrektur des Drehungsgrads (Richtungswinkel) der Phasen drehung durchgeführt werden.

Für die Korrekturwerte Φ ergibt sich bezogen auf den Bezugs kanal CH1 (ohne Korrektur).

Φ = (fb(i)/fsw)×(i-1)×2π (8)

wobei i = 1, 2, . . ., n.

Es folgt eine Beschreibung der Winkelkorrektur des Winkels des Hauptstrahls bei der DBF-Synthese. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die relative Leistung der Beugungs keulen in dem durch die DBF-Synthese gebildeten Richtdiagramm der Empfangsantenne 2 (vgl. Fig. 6) durch das aus dem Richt diagramm eines jeden Antennenelements der Empfangsantenne (vgl. Fig. 3) und dem Richtdiagramm der Sendeantenne 13 (vgl. Fig. 4) gebildete synthetische Diagramm (vgl. Fig. 5) unter drückt (vgl. Fig. 7).

Da der Hauptstrahl des in Fig. 5 dargestellten festen Synthe sediagramms in diesem Fall bei 0° festgelegt ist, wobei der Winkel des Hauptstrahls in dem in Fig. 6 dargestellten theo retischen DBF-Synthesediagramm 0° beträgt, ergibt sich auch für den Hauptstrahl des abschließenden in Fig. 7 dargestell ten DBF-Synthesediagramms genau ein Winkel von 0°. Daher ist keine Korrektur erforderlich.

Ist der Winkel des Hauptstrahls in dem theoretischen DBF- Synthesediagramm nicht 0°, so ergibt sich aufgrund des Ein flusses des festen Synthesediagramms eine gegenüber der Mit tellinie asymmetrische Form des Hauptstrahls in dem DBF- Synthesediagramm und die Mitte des Hauptstrahls wird zu der 0°-Richtung verschoben.

Die Fig. 9 bis 12 zeigen Zustände der Verschiebung des ab schließenden DBF-Synthesediagramms in Abhängigkeit der Winkel des Hauptstrahls, basierend auf den Simulationsergebnissen. Fig. 9 zeigt das abschließende DBF-Synthesediagramm mit einem Winkel von 0° des Hauptstrahls in dem theoretischen DBF- Synthesediagramm, Fig. 10 dasjenige für 2°, Fig. 11 dasjenige für 4° und Fig. 12 dasjenige für 6°.

Aus den Simulationsergebnissen ergibt sich, daß der sich aus der Synthese mit dem festen Synthesediagramm bei einem Winkel des Hauptstrahls des theoretischen DBF-Synthesediagramms von 2° ergebende Winkel des Hauptstrahls des abschließenden DBF- Synthesediagramms 1,9° beträgt; beträgt der Winkel des Haupt strahls des theoretischen DBF-Synthesediagramms 4°, so ergibt sich ein Winkel des Hauptstrahls des abschließenden DBF- Synthesediagramms von 3,8°; beträgt der Winkel des Haupt strahls des theoretischen DBF-Synthesediagramms 6°, so ergibt sich ein Winkel des Hauptstrahls des abschließenden DBF- Synthesediagramms von 5,7°; und daß deren Verschiebungsgrade mit zunehmendem Winkel zunehmen.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt somit die in dem Unterprogrammflußdiagramm gemäß Fig. 13 gezeigte Korrek tur hinsichtlich des Spitzenwinkels des Hauptstrahls in der DBF-Synthese und Objekterkennungsoperation im Schritt 811 der Fig. 8.

Im einzelnen wird ein Winkel δ des Ziels nach der Stufe der Erkennung eines Ziels (Objekts) (Schritt 1300) mit einem vor eingestellten Wert α verglichen (Schritt 1301). Gilt -α ≦ δ ≦ α wird eine geringe Verschiebung bestimmt und keine Korrek tur ist erforderlich, und danach schreitet der Ablauf zum Schritt 1303. Erfüllt der Zielwinkel δ im Schritt 1301 nicht -α ≦ δ ≦ α, so wird der Wert des δ basierend auf zuvor durch eine Simulation oder dergleichen berechneten Korrekturdaten korrigiert, und danach schreitet der Ablauf zum Schritt 1303. Im Schritt 1303 werden die Position und das Verhalten des Ziels basierend auf dem gegebenenfalls korrigierten Zielwin kel δ, der Entfernung zu dem Ziel und der relativen Geschwin digkeit des Ziels erfaßt. Der Wert von α kann in geeigneter Weise entsprechend der geforderten Genauigkeit oder derglei chen ausgewählt werden. Durch diese Korrektur des Zielwinkels werden Erfassungsfehler verringert.

Da durch das Radargerät der vorliegenden Erfindung das aus dem Richtdiagramm eines jeden Antennenelements der Empfangs antenne und dem Richtdiagramm der Sendeantenne gebildete Syn thesediagramm in geeigneter Weise eingestellt werden kann, können die Beugungskeulen in dem DBF-Synthesediagramm der Empfangsantenne ohne Bereitstellen einer getrennten Hilfsan tenne unterdrückt werden. Dadurch kann eine durch die Beu gungskeulen hervorgerufene fehlerhafte Erkennung eines Ziels ohne Vergrößerung der Abmessungen des Geräts verhindert wer den.

Zusammenfassend ist es Aufgabe der Erfindung, die relative Leistung von Beugungskeulen in einem elektronisch abtastenden Radargerät zu unterdrücken. Bei diesem Radargerät handelt es sich um ein Radargerät mit einer Sendeantenne 13 und einer Empfangsantenne 2, wobei die Empfangsantenne 2 eine Arrayan tenne mit einer Vielzahl von Antennenelementen 21-29 ist, wo bei das Radargerät ausgestaltet ist zum Durchführen einer elektronischen Abtastung eines Antennenstrahls der Empfangs antenne 2, wobei jedes der Vielzahl von Antennenelementen 21-29 aus einer Vielzahl von Elementarantennen 21a, 21b, . . . 29a, 29b besteht, so daß ein vorbestimmtes Richtdiagramm entsteht, und wobei ein aus dem Richtdiagramm eines jeden Antennenele ments 21-29 und einem Richtdiagramm der Sendeantenne 13 ge bildetes Synthesediagramm eine abgesenkte Form bei der rela tiven Leistung unter einem Winkel aufweist, bei dem eine Beu gungskeule der Empfangsantenne 2 erscheint.

Claims

1. Radargerät mit einer Sendeantenne (13) und einer Empfangs antenne (2) , wobei die Empfangsantenne (2) eine Arrayantenne aus einer Vielzahl von Antennenelementen (21 bis 29) ist, wo bei das Radargerät ausgestaltet ist zum Durchführen eines elektronischen Abtastvorgangs eines Antennenstrahls der Emp fangsantenne (2) ,

a) wobei jedes der Vielzahl von Antennenelementen (21 bis 29) aus einer Vielzahl von Elementarantennen (21a, 21b bis 29a, 29b) besteht, so daß ein vorbestimmtes Richtdiagramm ent steht, und
b) wobei ein aus dem Richtdiagramm eines jeden der Anten nenelemente (21 bis 29) und einem Richtdiagramm der Sendean tenne (13) gebildetes Synthesediagramm eine abgesenkte Form der relativen Leistung unter einem Winkel aufweist, bei dem eine Beugungskeule der Empfangsantenne (2) auftritt.

2. Radargerät nach Anspruch 1, wobei die Sendeantenne (13) aus einer Vielzahl von Elementarantennen (13a bis 13d) be steht.

3. Radargerät nach Anspruch 1, wobei der Abtastvorgang des Antennenstrahls der Empfangsantenne (2) entsprechend einer digitalen Strahlerzeugungsoperation durchgeführt wird, und der Richtungswinkel eines Hauptstrahls ein durch Korrektur eines Richtungswinkels eines unter der Annahme, daß jedes der die Empfangsantenne (2) bildenden Antennenelemente (21 bis 29) aus richtwirkungslosen Elementarantennen (21a, 21b bis 29a, 29b) besteht, berechneten Hauptstrahls erhaltener Winkel ist, wobei ein dem Winkel entsprechender Korrekturwert vorab bestimmt wird.

4. Radargerät nach Anspruch 2, wobei der Abtastvorgang des Antennenstrahls der Empfangsantenne (2) entsprechend einer digitalen Strahlerzeugungsoperation durchgeführt wird, und ein Richtungswinkel eines Hauptstrahls ein durch Korrektur eines Richtungswinkels eines unter der Annahme, daß jedes der die Empfangsantenne (2) bildenden Antennenelemente (21 bis 29) aus richtwirkungslosen Elementarantennen (21a, 21b bis 29a, 29b) besteht, berechneten Hauptstrahls erhaltener Winkel ist, wobei ein dem Winkel entsprechender Korrekturwert vorab bestimmt wird.