JP2004512543A

JP2004512543A - レーダ装置およびレーダ装置の駆動方法

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Publication number: JP2004512543A
Application number: JP2002541412A
Authority: JP
Inventors: クラウス　フォイクトレンダー; グイド　フィリーノ; クリスティアン　パスマン; トーマス　マイアー; ディルク　シュミット
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-11-11
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2021-10-10
Also published as: EP1340097A1; EP1340097B1; JP4018538B2; DE50113796D1; US20040061639A1; DE10056002A1; WO2002039141A1; US6940447B2; ES2300380T3

Abstract

本発明は、搬送波週数信号を形成するための手段（１０）と、パルスを整形するための手段（１２，１２ａ，１２ｂ，１３，１３ａ，１３ｂ）と、前記搬送波周波数信号から変調されたパルスを形成するための手段（１４，１４ａ，１４ｂ，１５，１５ａ，１５ｂ）と、変調されたパルスをレーダパルスとして送信するための手段（１６，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ）と、レーダパルスを受信するための手段（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ）と、受信されたレーダパルスを処理するための手段（２０）とを有するレーダ装置に関する。ここにおいて、前記レーダパルスを受信するための手段は、複数のアンテナ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ）を備える構成体を有し、前記レーダパルスを処理するための手段は、信号出力を少なくとも２つの異なる受信経路（２４，２６）に分割するための手段を有し、異なる指向特性（３２，３４）を形成するための手段（２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，４２）が設けられている。本発明はさらに、レーダ装置の駆動方法に関する。

Description

【０００１】
本発明は、搬送波周波数信号を形成するための手段と、パルスを整形するための手段と、前記搬送波周波数信号から変調レーダパルスを形成するための手段と、変調信号をレーダパルスとして送信するための手段と、レーダパルスを受信するための手段と、受信したレーダパルスを処理するための手段とを有するレーダ装置に関する。本発明はさらに、搬送波周波数信号を形成し、パルスを整形し、変調レーダパルスを搬送波周波数信号から形成し、変調信号をレーダパルスとして送信し、レーダパルスを受信し、受信されたレーダパルスを処理するステップを有するレーダ装置の駆動方法に関する。
【０００２】
従来の技術
レーダ装置に対しては種々の異なる技術分野での多数の適用が公知である。例えば自動車の近距離センシング技術の枠内でレーダ装置を使用することができる。
【０００３】
レーダ装置では電磁波が送信アンテナから放射される。この電磁波が障害物に当たると、これは反射され、反射後に別のまたは同じアンテナにより再び受信される。そして受信された信号は信号処理部と信号評価部に供給される。
【０００４】
車両周囲についてできるだけ多数の情報を収集し、評価することが努められる。この種の情報は、車両と別の対象物との間の距離測定、車両と別の対象物との間の相対的速度測定、並びに検知すべき対象物についての角度測定である。これらの測定タスクは可能であれば、できるだけ僅かな装置コストにより解決すべきであり、とりわけ多数の測定タスクをタダ１つのレーダ装置で実現したいという要求がある。
【０００５】
これらの要求はとりわけ角度情報の測定に関して問題である。なぜならこの場合、空間的に分布された複数のセンサの測定値を基礎とする従来技術によれば、三角測量法が実行されるからである。
【０００６】
レーダ装置に対する可能な適用は、事故防止（プレクラッシュ）、ＡＣＣストップ＆ゴー（適応的クルーズコントロール）、駐車補助、半自動駐車、および死角の検知である。
【０００７】
発明の利点
上位概念記載のレーダ装置に基づく本発明では、レーダパルスを受信するための手段が、複数のアンテナを備える装置を有し、レーダパルスを処理するための手段は信号出力を少なくとも２つの異なる受信経路に分配するための手段を有し、異なる執行特性を形成するための手段が異なる受信経路に設けられている。この種のレーダ装置により例えば、プレクラッシュ測定とＡＣＣストップ＆ゴーを同時に実現することができる。異なる指向特性を形成することにより、種々異なる送信経路において異なる要求を最適化することができる。プレクラッシュ測定は例えば非常に正確な時間で実行される。しかしこの場合、角度情報は重要性は低下する。これに対してＡＣＣストップ＆ゴーでは、角度分解能が一般的に必要である。従って種々異なる指向特性を準備することにより、プレクラッシュのための受信経路では角度情報を省略することができ、このことは非常に正確な時間測定を可能にする。一方、ＡＣＣストップ＆ゴーに対する受信経路では、指向特性を角度情報が得られるように選択する。
【０００８】
有利には、レーダパルスを送信するための手段は広い指向特性を有する。このようにして、検知すべき角度領域全体がカバーされる。
【０００９】
有利には異なる指向特性を形成するための手段は、種々異なる受信経路における少なくとも１つの受信経路において旋回可能な指向特性を形成する。従って旋回可能な指向特性が形成される受信経路は、角度情報を伝達するために使用できる。従って例えば受信経路をＡＣＣストップ＆ゴーに対して使用する手段が得られる。
【００１０】
同様に、種々異なる指向特性を種々異なる受信経路における少なくとも１つの受信経路において形成するための手段は広い指向特性を形成する。角度情報が優先されない適用に対しては、広い指向特性で十分である。従って広い指向特性を有する受信経路を例えばプレクラッシュのために使用することができる。
【００１１】
同様に少なくとも２つの異なる送信経路を設け、異なる指向特性を形成するための手段がそれぞれの送信経路に設けられていると有利である。これにより送信側で異なる指向特性を実現し、レーダ装置の種々の適用に対して並列動作するための有利な作用を支援することができる。このことはとりわけレーダ装置が送信と受信に同じアンテナを使用する場合に有利である。
【００１２】
有利には異なる指向特性を形成するための手段は制御部を有する。このような制御部は、入力信号として例えば受信経路からの信号を受信する。さらに制御部は振幅的および位相的な重み付けを行い、種々異なる指向特性を形成することができる。
【００１３】
有利には変調信号を搬送波周波数信号から形成するための手段と、遅延された変調信号を受信信号と混合するための手段が設けられている。これによりレーダ装置は相関法により動作することができる。相関によって、レーダパルスの送信から受信までの時間遅延に基づき目標対象物の距離を推定することができる。
【００１４】
同様にレーダパルスを送信するための手段がただ１つの送信アンテナとして実現されると有利である。従って受信側で異なる指向特性を１つのアンテナ装置により形成するだけで十分であり、送信側にはただ１つの送信アンテナだけが設けられる。
【００１５】
しかしレーダパルスを送信するための手段が複数のアンテナを備える装置を有するのがもちろん有利である。複数のアンテナはアンテナ装置によって受信側で別個に配置することができる。または複数のアンテナは受信側のアンテナ装置と同じにすることができる。従って本発明の枠内での送信アンテナと受信アンテナの構成は非常にフレキシブルである。
【００１６】
高いパルス反復周波数を形成するための手段と、低いパルス反復周波数を形成するための手段とが設けられると有利である。異なるパルスレートは異なる適用に対して使用することができる。このとき異なるパルス反復周波数を異なる指向特性に対して使用することができる。
【００１７】
有利には低いパルス反復周波数を形成するための手段は高いパルス反復周波数を整数により分周する。これにより有利には整数比を有するパルス反復周波数が得られる。さらにこのようにする種々異なるパルス反復周波数の形成は合理的である。
【００１８】
広い指向特性を有するレーダパルスを高いパルス反復周波数により送信し、旋回可能な指向特性を有するレーダパルスを低いパルス反復周波数により送信すると有利である。このモードでは、時間的にクリティカルな測定がパルス反復周波数の高い広い指向特性に基づき実行される。一方、本発明の枠内ではさほど時間的にクリティカルでない旋回可能な指向特性に対しては低いパルス反復周波数により実行される。
【００１９】
同様に、旋回可能な指向特性を有するレーダパルスをＰＮコード（擬似ノイズ）により変調されたパルス反復周波数により送信するのも有利である。この種のＰＮ変調ではＰＮコードに相応して、パルスが送信されたか否かが決定される。ＰＮコードの受信が既知であるから、相関により目標対象物を検知することができる。
【００２０】
本発明は、異なる指向特性を有する複数のセンサ適用を１つのセンサで並列的に実現できるという知識に基づくものである。動作中は、指向特性がそれぞれの適用に適合される。本発明のレーダ装置は角度分解能を有することができ、これにより自動車におけるセンサの総数を低減することができる。さらに信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が改善される。なぜなら受信器側で複数のアンテナにより動作されるからである。さらにＳ／Ｎ比は、平均出力をパルス反復周波数の上昇により高めることによって向上する。このようにパルス反復周波数を高めることは適用に応じて可能である。パルス反復周波数を上昇させると同時に許容パルスピーク出力を低下させることによりＳ／Ｎひを維持することができる。このときとりわけレーダ装置のＥＭＣが向上する。ＥＭＣの向上は、電磁的環境で電気装置が十分に機能し、かつ他の装置が所属する環境に悪影響を及ぼさないことを意味する。このことは装置が規制当局の認可を受ける点で有利である。どうようにアンテナ装置を送信アンテナとしても受信アンテナとしても共通に使用することによりセンサ全体が小型化される。
【００２１】
図面
本発明を添付図面に基づき、有利な実施例について説明する。
【００２２】
図１は、本発明のレーダ装置の第１実施例の概略図である。
【００２３】
図２は、本発明のレーダ装置の第２実施例の概略図である。
【００２４】
有利な実施例の説明
図１は、本発明のレーダ装置の第１実施例を概略的に示す。局所発振器１０により搬送波周波数が形成される。これは例えば２４ＧＨｚである。この搬送波周波数は送信経路で変調される。変調はパルス整形器１２によって行われ、このパルス整形器は制御部４２と接続されている。このパルス整形器１２は変調手段１４を操作し、これにより所定のパルス反復周波数の変調レーダパルスが送信アンテナに到達する。送信アンテナ１６は指向特性の広いレーダパルスを放射する。レーダパルスは目標対象物での反射後に受信装置によって受信される。複数のアンテナ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが設けられている。これらのアンテナは反射されたレーダパルスを受信する。受信経路にある後続の回路によって、アンテナ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを種々異なる指向特性によって作動することができる。例えば広い指向特性３２または狭い指向特性３４を使用することができる。狭い指向特性３４は旋回可能である。
【００２５】
受信されたレーダパルスの処理は、レーダパルスがまず３ｄＢ分配器に供給され、これにより異なる受信経路２４、２６が得られるように行われる。第１の受信経路には、受信されたレーダパルスの位相および振幅を変調するための手段２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄが設けられている。第２の受信経路にも同様に、レーダパルスの位相および振幅を変調するための手段３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが設けられている。これらの手段は制御部４２によって、受信経路２４，２６でそれぞれ指向特性が生じるように制御される。発生した信号は第１の受信経路２４では第１のミクサ４８に供給される。第２の受信経路２６では、発生した信号は第２のミクサ５０に供給される。２つのミクサ４８，５０は変調された搬送波周波数信号を受け取り、このとき制御部４２と接続されたパルス整形器１３と変調手段１５による変調が行われる。このようにして相関が得られ、さらに制御部４２でレーダパルスののさらなる評価が行われる。
【００２６】
受信器側で旋回可能な指向特性３４は例えばＡＣＣストップ＆ゴーの動作に使用される。狭い指向特性３４を旋回することによって、目標対象物についての角度情報が得られる。ＡＣＣストップ＆ゴーの動作は一般的に時間にクリティカルではないから、受信ローブを旋回させるのに十分な時間がある。これに対してプレクラッシュ動作は非常に時間的にクリティカルであり、従ってここでは広い指向特性３２が受信側で使用される。
【００２７】
図１の有利な実施例では、２つの受信経路が設けられている。もちろん２つ以上の受信経路を使用することもでき、同様に２つ以上の指向特性を実現することができる。従って指向特性は適用に応じて最適化することができる。
【００２８】
さらにプレクラッシュとＡＣＣストップ＆ゴーの適用は単なる例であることに注意すべきである。これらは典型的に時間的にクリティカルな適用と、角度的にクリティカルな適用である。本発明は、他の適用を並列的に最適動作させるために使用することもできる。
【００２９】
図２は、本発明のレーダ装置の別の実施形態を示す。図１に相応する素子には同じ参照符号が付してある。図２の実施形態では、アンテナ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが送信動作に対しても受信動作に対しても使用される。有利には異なるパルス反復周波数が異なる指向特性に使用される。異なるパルス反復周波数は、制御部４２とパルス整形器１２ａ，１２ｂおよび変調手段１４ａ，１４ｂの共働によって、ないし制御部３２とパルス整形器１３ａ，１３ｂおよび変調手段１５ａ，１５ｂの共働によって実現される。
【００３０】
２つの送信経路３８，４０が設けられており、ここで異なるパルス反復周波数は、レーダ装置の明瞭領域が損なわれないように選択される。基本的にレーダ装置の明瞭領域はパルス反復周波数に反比例する。パルス反復周波数が例えば５０ＭＨｚであれば、３ｍの明瞭領域が生じる。この明瞭領域はプレクラッシュ動作に使用するのに十分である。しかしＡＣＣストップ＆ゴー動作に対しては３ｍの明瞭領域では不十分である。従って本発明の枠内で、広い指向特性を例えば５０ＭＨｚの高いパルス反復周波数により駆動することができる。また高いパルス反復周波数を整数により分周することによりさらに低いパルス反復周波数が形成される。この低いパルス反復周波数は狭い旋回可能な指向特性３４に使用される。広い指向特性を介して送信されたパルス反復周波数の高い受信パルスが狭い指向特性の出力側で受信されると、このエラーは２つのチャネルの比較と出力レベルの相違によって除去される。２つのパルス反復周波数を切り替えることによって明瞭領域を拡大することができる。
【００３１】
この関連から、レーダパルスを変調する別の手段についても述べておく。この手段は、送信時にレーダパルスをパルス反復周波数の高い擬似ノイズコード（ＰＮコード）により変調する。ここでこのＰＮ変調は狭い指向特性に使用される。ＰＮコードに相応して、パルスが送信されるかまたは送信されない。受信器にはＰＮシーケンスが既知であるから、相関によって対象物を検知することができる。
【００３２】
例えば前記のプレクラッシュとＡＣＣストップ＆ゴーの適用の観点から、次のシナリオが得られる。時間的にクリティカルな適用（プレクラッシュ）に対しては、時間インターバルＴ１で距離領域Ｒ１を例えば１０回走査することができる。同じ時間インターバルＴ１で同時に時間的にクリティカルでない適用（ＡＣＣストップ＆ゴー）が比較的に大きな距離領域Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ１）を異なる旋回角でそれぞれ１回走査する。
【００３３】
本発明による前記実施例の説明は単なる説明のためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明の枠内で種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明のレーダ装置の第１実施例の概略図である。
【図２】
図２は、本発明のレーダ装置の第２実施例の概略図である。

Claims

搬送波週数信号を形成するための手段（１０）と、
パルスを整形するための手段（１２，１２ａ，１２ｂ，１３，１３ａ，１３ｂ）と、
前記搬送波周波数信号から変調されたパルスを形成するための手段（１４，１４ａ，１４ｂ，１５，１５ａ，１５ｂ）と、
変調されたパルスをレーダパルスとして送信するための手段（１６，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ）と、
レーダパルスを受信するための手段（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ）と、
受信されたレーダパルスを処理するための手段（２０）とを有するレーダ装置において、
前記レーダパルスを受信するための手段は、複数のアンテナ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ）を備える構成体を有し、
前記レーダパルスを処理するための手段は、信号出力を少なくとも２つの異なる受信経路（２４，２６）に分割するための手段を有し、
異なる指向特性（３２，３４）を形成するための手段（２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，４２）が設けられている、
ことを特徴とするレーダ装置。
前記レーダパルスを送信するための手段（１６，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ）は広い指向特性（３６）を有する、請求項１記載のレーダ装置。
前記異なる指向特性（３２，３４）を形成するための手段（２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，４２）は、少なくとも１つの受信経路に旋回可能な指向特性（３４）を形成する、請求項１または２記載のレーダ装置。
前記異なる指向特性を形成するための手段（２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，４２）は、異なる受信経路（２４，２６）中の少なくとも１つの受信経路（２４，２６）において広い指向特性（３２）を形成する、請求項１から３までのいずれか１項記載のレーダ装置。
少なくとも２つの異なる送信経路（３８，４０）が設けられており、
異なる指向特性（３４，３６）を形成するための手段（２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，４２）は異なる送信経路（３８，４０）に設けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載のレーダ装置。
前記異なる指向特性を形成するための手段（２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，４２）は制御部（４２）を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載のレーダ装置。
変調された信号を搬送波周波数信号から形成するための手段（１３，１３ａ，１３ｂ，１５，１５ａ，１５ｂ）が設けられており、
遅延された変調信号を受信信号と混合するための手段（４８，５０）が設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載のレーダ装置。
レーダパルスを送信するための手段は個々の送信アンテナ（１６）として実現されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のレーダ装置。
レーダパルスを送信するための手段は、複数のアンテナ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ）を備える構成体を有する、請求項１から８までのいずれか１項記載のレーダ装置。
高いパルス反復周波数を形成するための手段が設けられており、
低いパルス反復周波数を形成するための手段が設けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載のレーダ装置。
低いパルス反復周波数を形成するための手段は、高いパルス反復周波数を整数により分周する、請求項１から１０までのいずれか１項記載のレーダ装置。
広い指向特性を備えるレーダパルスは高いパルス反復周波数により送信され、
旋回可能な指向特性を備えるレーダパルスは低いパルス反復周波数により送信される、請求項１から１１までのいずれか１項記載のレーダ装置。
旋回可能な指向特性を備えるレーダパルスを、ＰＮコード（擬似ノイズ）により変調したパルス反復周波数により送信する、請求項１から１２までのいずれか１項記載のレーダ装置。
搬送波周波数を形成し、
パルスを整形し、
変調されたレーダパルスを搬送波周波数信号から形成し、
変調された信号をレーダパルスとして送信し、
レーダパルスを受信し、
受信されたレーダパルスを処理するステップを有するレーダ装置の駆動方法において、
レーダパルスを、複数のアンテナ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ）備える構成体により受信し、
信号出力を少なくとも２つの異なる受信経路（２４，２６）に分割し、
異なる指向特性（３２，３４）を異なる受信経路（２４，２６）で形成する、ことを特徴とする駆動方法。
レーダパルスを広い指向特性（３６）により送信する、請求項１４記載の方法。
少なくとも１つの受信経路（２４，２６）に旋回可能な指向特性（３４）を形成する、請求項１４または１５記載の方法。
少なくとも１つの受信経路（２４，２６）に広い指向特性（３２）を形成する、請求項１４から１６までのいずれか１項記載の方法。
異なる指向特性を異なる送信経路に形成する、請求項１４から１７までのいずれか１項記載の方法。
異なる指向特性を制御部（４２）により形成する、請求項１４から１８までのいずれか１項記載の方法。
遅延された変調信号を搬送波周波数信号から形成し、
遅延された変調信号を受信信号と混合する、請求項１４から１９までのいずれか１項記載の方法。
レーダパルスを個別の送信アンテナ（１６）から送信する、請求項１４から２０までのいずれか１項記載の方法。
レーダパルスを、複数のアンテナ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ）を備える構成体から送信する、請求項１から２１までのいずれか１項記載の方法。
高いパルス反復周波数を形成し、かつ
低いパルス反復周波数を形成する、請求項１４から２２までのいずれか１項記載の方法。
低いパルス反復周波数を、高いパルス反復周波数の整数分周により形成する、請求項１４から２３までのいずれか１項記載の方法。
広い指向特性を備えるレーダパルスを高いパルス反復周波数により送信し、
旋回可能な指向特性を備えるレーダパルスを低いパルス反復周波数により送信する、請求項１４から２４までのいずれか１項記載の方法。
旋回可能な指向特性を備えるレーダパルスを、ＰＮコード（擬似ノイズ）により変調したパルス反復周波数により送信する、請求項１４から２５までのいずれか１項記載の方法。