JP2005504296A - パルスレーダ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、殊に自動車において近距離領域にパルスレーダを適用するためのパルスレーダ装置に関する。
【0002】
従来技術
自動車技術ではレーダセンサが車両外のターゲットまでの距離及び/又はそのようなターゲットに関する相対速度を測定するために使用される。ターゲットとしては例えば前方を走行している自動車または駐車された自動車、歩行者、自転車運転者または自動車周辺の建造物が挙げられる。パルスレーダは例えば24.125GHzで動作し、またストップ・アンド・ゴー、プリクラッシュ、死角検出、駐車補助及び後進走行支援の機能に使用することができる。
【0003】
図1は従来技術の相関受信器を備えたレーダ機構の概略図を示す。送信器300はパルス形成部302により指示され、アンテナ304を介して送信信号306を送出する。送信信号306はターゲット対象308に衝突し、このターゲット対象308において反射される。受信信号310がアンテナ312によって受信される。このアンテナ312はアンテナ304と同一も良い。アンテナ312による受信信号310の受信後に、この受信信号は受信器314に伝送され、続けてローパスフィルタ及びアナログ/ディジタル変換器を有するユニット316を介して信号評価部318に供給される。相関受信器における特徴は、受信器314がパルス形成部302から基準信号320を受け取ることにある。受信器314によって受信された受信信号310は受信器314において、基準信号320と混合される。相関によって、レーダパルスの送出から受信までの時間遅延に基づき、例えばターゲット対象との距離を推量することができる。
【0004】
DE 199 26 787から類似するレーダ機構が公知である。そこでは、送信スイッチが発信器のパルスによってオンオフされ、その結果パルスが持続時間中には発振器から生じ、分岐回路によって送信スイッチへと案内される高周波が送信アンテナに印加される。受信部は同様に発信器の出力信号を受け取る。受信信号すなわち対象において反射されたレーダパルスは、受信スイッチを介してミキサに達する発振器信号と所定の時間窓の間に混合されて評価される。
【0005】
US 6,067,040も発信器のパルスによってオンオフされる送信スイッチにより動作する。反射されたレーダパルスを受信するためにIQ信号に対して別個の経路が設けられている。ここにおいても受信信号は所定の時間窓の間のみ混合されて評価される。
【0006】
発明の利点
本発明による措置を用いることにより、公知のパルスレーダ装置に比べ性能を向上させることができる。US 6,067,040による解決手段では受信側のパルス変調器またはパルス変調スイッチが、LO(局部発振器)信号を受信側のIQ経路におけるミキサへと分配するための電力分配器の上流側に存在する。このことはマルチ受信システムを実現することができず、また複数の異なる受信セルを同時に評価することが不可能であるので不利である。これに対して本発明による解決手段では、2つの別個に制御可能な受信側のパルス変調器が設けられており、これらのパルス変調器を介して高周波源の連続的な信号を受信側のミキサへとそれぞれ導いて印加することができ、この高周波源の連続的な信号は送信側のパルス変調器も制御する。すなわちここで、US 6,067,040に比べると、受信経路における各ミキサには異なる時点において高周波源の信号を印加することができ、また異なる長さで高周波源の信号を供給することもできる。このようにして異なる動作方式を実現することができ、それに加えこれらの動作方式をさらに迅速且つフレキシブルに変更することができる。そのような変更は、受信側のパルス変調器を制御する遅延回路の遅延時間を可変することによって簡単に実施することができる。複数の動作様式も相互に所定のスキーマに応じて自動的に実行することができる。
【0007】
2つのパルス変調器/パルス変調スイッチが同時にオンされる場合には、パルスレーダ装置の2つの受信ブランチからなる受信経路は通常の機能性を有する。スイッチが異なる時点に閉じられる、ないしこれらのスイッチが異なる長さの開放時間を有する場合には、マルチ受信システムの全ての可能性を十分に使用することができる。
【0008】
複数のセットアップ(Einstellung)ないしモードを調節することができる。例えば従来の7mの検出領域を、ここで例えば0から4m及び4から7mに分割することができる。検出領域を拡大することは必ずしも測定時間の延長と結び付くものではない。一方のチャネルが0から4mをカバーし、他方のチャネルが例えば比較的長い測定時間でもって7から14mの領域をカバーする。特別な場合においては、本発明によるレーダ装置は慣例のIQ復調器として動作する。さらには距離測定と並行して一方のチャネルがCV(閉成速度)の測定を考慮し、このCV測定は例えば半径方向の速度を検出するために使用することができる。
【0009】
殊に以下のことが可能である。
−複数の受信チャネルが並行して動作する。
−IQ復調動作と単一動作を実現する。
−複数のアンテナが並行して動作する(マルチ受信原理)。
−送信経路と受信経路とで異なるデューティ比を選択する。
−デューティ比を1にする(純粋なドップラレーダ)。
−レーダパルスを反復周波数及び/又はパルス持続時間で雑音余裕度を高めるために可変する。
−2倍または3倍の送信パルス電力を使用する場合に複数の受信セルを同時に検査する。
−近距離領域においてターゲットが過度に強力である場合には、受信パルスの電力を複数の受信経路に分割することができ、後続の受信信号増幅器は過制御されない。
−PN符号化を行い、合わせられた距離に対応する受信列が生じる。
−クロスエコー評価を実現する。
−送信経路において2つの直交符号を重畳し、受信側では送信された直交符号のうちの1つを受信経路毎にそれぞれ評価する。
【0010】
図面
別の図面に基づき本発明の実施例を詳細に説明する。ここで、
図2は本発明によるパルスレーダ装置のブロック回路図であり、
図3は共通のパルス処理部を有する本発明によるパルスレーダ装置のブロック回路図であり、
図4は複数の受信経路を有する本発明によるパルスレーダ装置のブロック回路図である。
【0011】
実施例の説明
図2に示された本発明によるレーダセンサは高周波源1を有し、この高周波源1は連続的な高周波信号(CW信号)を供給する。分配回路2の形態の信号分配器を介して、この高周波信号は一方ではレーダパルスを送信アンテナ61に送出するために送信側のパルス変調器3に到達し、他方では別の信号分配器8を介して受信側の2つのパルス変調器71及び72に直接到達する。これらのパルス変調器71及び72の出力側はそれぞれミキサ4及び5と接続されている。これらミキサ4及び5の出力側はやはり電力分配器9、例えば3dB信号分配器を介して受信アンテナ6と接続されている。2つのパルス変調器71、72と2つのミキサ4及び5とを有する2つの受信ブランチが設けられており、レーダ装置のI/Q(同相/直角位相)能力が達成される。信号分配器9は受信側におけるアンテナ信号の直交成分信号I及びQへの分割に使用される。ミキサ4及び5は例えばラットレース・ハイブリッドの形態のバランスミキサとして実現されている(これに関してはそのようなラットレース・ハイブリッドの構造が記載されているEP 685 9 30 A1を参照されたい)。パルス変調器71及び72を介して高周波源1の連続的な信号をミキサ4及び5にそれぞれ導き印加することができる。送信側のパルス変調器/パルス変調スイッチはパルス信号源10及び送信ゲート回路101を介して制御される。パルス変調器71及び72の制御はそれぞれパルス信号源11及び12によって別個に行われ、これらのパルス信号源11及び12にはそれぞれ遅延回路21及び22、並びに受信ゲート回路211及び212が配属されている。
【0012】
対象において反射されたレーダパルスがアンテナ6から電力分配器9を介してミキサ4ないし5に到達していると、高周波源1の連続的な信号と反射されたレーダパルスとから、パルス変調器が高周波源の信号を通過させる時間中に、受信パルス(ZF信号)の包絡線が形成される。この混合信号/包絡線は例えば10kHzの帯域幅のZF増幅器411ないし412によって増幅され、受信サンプラ413ないし414に供給される。このことはIチャネル及びQチャネルに対して別個に行われる(I受信信号及びQ受信信号に対する別個の受信経路及び評価経路)。受信されたレーダパルスの経過時間を比較できるようにし、この比較から距離情報を得るために、遅延回路21及び22が必要である。
【0013】
所望の距離セルに関するパルス経過時間に対応する、送信パルス生成後の所定の時間後に、広帯域サンプラ413ないし414に非常に短いサンプリングパルスが印加され、この広帯域サンプラ413ないし414が選択された距離セルにあるZF増幅器411ないし412の出力信号をサンプリングする。サンプリングパルスの長さは送信パルス及びZFパルス幅のオーダである。このことは、単に相応に遅延される、送信パルスを形成する割合で行われる。遅延時間の変更はSRR(短距離レーダ)と等しい所望の距離領域のサンプリングを可能にする。サンプラは0とは異なる電圧を検出し、したがって所望の経過時間後にパルスが戻ってきたことを識別する。信号ノイズ比をSQRT(n)に比例して改善する干渉性のないパルス積分が可能であり、ここでnは積分されたパルスの数である。
【0014】
パルス変調器3、71及び72に対する制御パルスの処理を図3のように共通のパルス信号源100によって共通して行うこともできる。遅延回路21と22に対して異なる遅延時間を選択することができるので、ここでもまたパルス変調器71及び72を相互に依存せずに制御することができる。勿論、択一的に送信側のパルス変調器3のみが固有のパルス信号源10を有することができ、この場合受信側のパルス変調器に関しては共通のパルス信号源が設けられている。
【0015】
図4は複数の受信経路、ここでは特に2つの受信経路を備えた実施例を示す。個々の受信経路は図2または3と同様に構成することができる。図2及び図3と同様に、各ミキサ4、5ないし41、51は別個のパルス変調器71、72ないし711、721を有し、このパルス変調器を同一の受信経路の他のそれぞれのミキサに依存せずに相応のパルス信号源11、12ないし111、121、遅延回路21、22ないし211、221及び受信ゲート212、213ないし214、215を介して制御することができる。個々の受信経路は共通の受信アンテナを有しても良く、またはそれぞれ別個の受信アンテナ62、63を有しても良い。別の受信経路のミキサ41、51を全ての受信経路に共通の高周波源1に接続するために、この高周波源1に後置されている別の信号分配器91、92が必要である。
【0016】
少なくとも2つの受信経路と、異なる遅延時間にそれぞれ調節可能な遅延回路21、22、211、221を用いた受信側のパルス変調器71、72ないし711、712の個別の制御とによって異なる動作様式が可能であり、車両ドライバの要求に応じてこれらの異なる動作様式を迅速に切り替えることも可能である。したがって殊に以下のことが可能である。
−複数のチャネル(ミキサ)が並行して動作する。
−複数のアンテナが並行して動作する(マルチ受信原理)。
−送信経路と受信経路とで異なるデューティ比を選択する。
−デューティ比を1とする(純粋なドップラレーダ)。
−送信パルスを反復周波数及び/又はパルス持続時間で殊に雑音余裕度を高めるために可変する。
−I/Q復調動作と単一チャネル動作を実現する。
−2倍または3倍の送信パルス電力を使用する際に、同一の感度で複数の受信セルを同時に評価する。
−距離セルを受信信号のサンプリングないし除去によって合わせる。
−近距離領域において対象が過度に強力である場合には、受信パルス電力を分割することができ、殊に後続の増幅器は過制御されない。
−クロスエコー評価を実現する。
【0017】
符号化されたパルス列(PN符号化)が送出される場合には、受信経路における変調、この場合においては例えば相回転が、合わせられた距離に対応する受信列でもって制御される。このことは誤ったターゲットの抑制に大いに貢献する。チャネルは種々の距離領域を監視する。受信側の機器が隣接する機器のPN符号に合わせられる場合には、クロスエコー評価が可能である。
【0018】
送信経路においては2つの直交符号を重畳することができ、受信経路毎に送信された直交信号のうちのそれぞれ1つを評価することができる。
【0019】
送信側及び受信側のパルス信号源10、100、11、12、111、121または相互に並んだ受信側だけのパルス信号源11、12、111、121は殊に複数の受信経路において位相的に結合されており、殊に複数の受信セルを同時に監視するために所定の時間関係を達成する。
【0020】
本発明では複数の動作様式を相互に所定の実行スキーマに応じて調節することができる。このために、それぞれが所定の実行スキーマに応じてレーダパルスの送出及び評価に関する時間窓をその都度設定するパルス信号源及び/又は遅延回路に対する1つの共通の制御回路400のみが必要である。それぞれの動作様式に関する異なるパラメータを制御回路に設けられているメモリモジュールにロードすることができるか、別個のメモリモジュール401から供給することができる。勿論動作様式の制御を対話式に構成することもできる。すなわち、第1の動作様式における評価に依存して、変更されたパラメータを別の動作様式のために設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】従来技術によるパルスレーダ装置の概略図である。
【図2】本発明によるパルスレーダ装置のブロック回路図である。
【図3】共通のパルス処理部を備えた本発明によるパルスレーダ装置のブロック回路図である。
【図4】複数の受信経路を備えた本発明によるパルスレーダ装置のブロック回路図である。
Claims (15)
- 自動車において近距離領域にパルスレーダを適用するためのパルスレーダ装置において、
連続的な高周波信号を送出する高周波源(1)を備え、該高周波源(1)は一方ではレーダパルスを送出するために送信側のパルス変調器(3)と接続されており、他方では波長変調器(71、72)と受信経路においてそれぞれ接続されており、
別個に制御可能な2つのパルス変調器(71、72)を備え、該パルス変調器(71、72)を介して前記高周波源(1)の連続的な信号が受信側のミキサ(4、5)それぞれに印加されることを特徴とする、パルスレーダ装置。 - 受信側のパルス変調器(71、72)を制御するために2つのパルス信号源(11、12)が設けられており、該パルス信号源(11、12)は個別の遅延回路(21、22)を使用する、請求項1記載のパルスレーダ装置。
- 前記受信側のパルス変調器(71、72)を制御するために共通のパルス信号源(100)が設けられており、該共通のパルス信号源(100)は該受信側のパルス変調器(71、72)のうちのそれぞれ1つのための別個の遅延回路(21、22)とそれぞれ接続されている、請求項1記載のパルスレーダ装置。
- 前記受信側のパルス変調器(71、72)についての前記共通の信号源(10)は、前記送信側のパルス変調器(3)に対するパルス信号も供給する、請求項3記載のパルスレーダ装置。
- 受信アンテナ(6)と受信側のミキサ(4、5)との間には、直角位相電力分配器(9)が設けられており、一方のミキサ(4)にはI(同相)受信信号が供給され、他方のミキサ(5)にはQ(直角位相)受信信号が供給される、請求項1から4までのいずれか1項記載のパルスレーダ装置。
- 前記高周波源(1)の連続的な信号を前記送信側のパルス変調器(2)及び前記受信経路に設けられているパルス変調器(71、72)に分配する信号分配器(2、8)が設けられている、請求項1から5までのいずれか1項記載のパルスレーダ装置。
- 前記送信側のパルス変調器(3)に対して別個のパルス信号源(10)が設けられている、請求項1から3までのいずれか1項記載のパルスレーダ装置。
- 相応の受信アンテナ(63...)、受信側のミキサ(41、51)、受信側のパルス変調器(711、721)並びに必要に応じて要求される別の信号分配器(91、92)及びパルス信号源(111、121)を有する少なくとも1つの別の受信経路が設けられている、請求項1から7までのいずれか1項記載のパルスレーダ装置。
- 前記別の受信経路のパルス変調器(711、721)の接続を、前記高周波源(1)に後置されている付加的な信号分配器(91、92)を介して行う、請求項8記載のパルスレーダ装置。
- 複数の受信経路において、複数の距離セルを相応の評価装置を介して同時に評価する、請求項8また9記載のパルスレーダ装置。
- 前記送信側及び受信側のパルス信号源(10、11、12、111、121)または相前後する受信側だけのパルス信号源(11、12、111、121)は、例えば複数の受信経路が設けられている場合には、相互に位相的に結合されている、請求項1から10までのいずれか1項記載のパルスレーダ装置。
- 前記レーダパルスのデューティ比は送信経路及び受信経路ないし複数の受信経路において異なるように選択されている、請求項1から11までのいずれか1項記載のパルスレーダ装置。
- 前記レーダパルスのPN符号化において前記受信側のパルス変調器(71、72、711、721)は、合わせられた距離に対応する受信列を用いて制御される、請求項1から12までのいずれか1項記載のパルスレーダ装置。
- クロスエコー評価が行われる、すなわち複数の受信経路において受信側の機器が隣接する機器のPN符号に合わせられる、請求項1から13までのいずれか1項記載のパルスレーダ装置。
- 前記送信経路において2つの直交符号を重畳し、前記送信された直交信号のうちの1つを受信ブランチ/経路がそれぞれ評価する、請求項1から14までのいずれか1項記載のパルスレーダ装置。
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