JP2017522574A - レーダー測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＦＭＣＷレーダーセンサ、および、レーダー目標物（１２）の相対速度（ｖ）を特定するための方法に関する。【解決手段】 送信信号を使用するＦＭＣＷレーダー測定を実施し、その送信信号の変調パターンは、時間的に互いに重なり合っている傾斜波の列（３０，３４）を含んでいる。ベースバンド信号（ｂ１；ｂ２）から、別々に列（３０，３４）のそれぞれに対して２次元スペクトル（５０；５２）を算出する。前記ベースバンド信号（ｂ１；ｂ２）の少なくとも１つの２次元スペクトル（５６）内のピークの位置（ｋ，ｌ）から、１つのレーダー目標物（１２）の相対速度（ｖ）に対する、所定の速度継続時間で周期性を持つ値を特定する。別々に算出した前記２次元スペクトル（５０；５２）内の同じ前記位置（ｋ，ｌ）でそれぞれ得られる複数のスペクトル値の間の位相関係を調べて、該位相関係が、前記相対速度（ｖ）の特定した複数の周期値に対し予想される位相関係（ａ（ｖ））と一致しているかどうかをチェックする。それに基づき前記相対速度（ｖ）の特定した複数の前記周期値から、前記レーダー目標物（１２）の前記相対速度（ｖ）に対する判定値を選定する。【選択図】 図２

Description

本発明は、レーダー目標物の相対速度を特定するための方法に関するものである。
さらに、本発明は、この方法を実施するために構成された、特に自動車用のレーダーセンサに関するものである。

自動車では、交通環境を検知するため、特に他車の位置を検出するためにＦＭＣＭレーダーセンサが使用される。位置検出結果は種々のアシスト機能のために利用でき、たとえば自動車間距離制御、自動衝突警告、或いは、実際に衝突の危険がある場合に緊急ブレーキ過程を自動的に起動させるためにも利用できる。

ＦＭＣＷ(Frequency Modulated Continuous Wave)レーダーセンサの場合、送信信号が使用され、その送信周波数は傾斜波状に変調され、その際信号は、傾斜波が推移している間に連続的に送信される。受信信号から、送信信号との混合によりベースバンド信号が生成され、該ベースバンド信号はサンプリングされ、評価される。

ベースバンド信号の周波数は、所定時点で送信される信号と、同じ時点で受信された信号との間の周波数差に対応している。送信信号の周波数変調に基づき、この周波数差は、レーダーセンサから対象物まで、およびその逆の方向での信号のランニングタイムに依存しており、したがって対象物の距離に依存している。しかしながら、周波数差は、ドップラー効果により、対象物の相対速度によって発生した成分をも含んでいる。それ故、個々の傾斜波での周波数差の測定は、まだ距離および相対速度の特定を可能にするものではなく、これらの量の間での線形的関係を提供しているにすぎない。この関係は、距離・速度グラフ（ｄ−ｖグラフ）で直線として表示される。

比較的短い同一の傾斜波、いわゆる「ラピッドチャープRapid Chirps」の列で作動させるようにしたＦＭＣＷレーダーセンサが知られている。これらの傾斜波はその継続時間に比べて高い周波数ストロークを有し、それ故ベースバンド信号内で周波数偏移の距離依存成分が優勢になり、他方ドップラー偏移が傾斜波の列によってサンプリングされるほどに急傾斜である。それ故、相対速度の所望の測定範囲内で該相対速度の一義的な特定を可能にするためには、短い傾斜波の十分高い反復率が必要である。特に、互いに連続している短い傾斜波の間のタイムオフセットは、ドップラー周波数の周期の半分よりも短くなければならない。

レーダー対象物の正確な速度・距離評価を、可能な限り少ないハードウェアコストおよび演算コストで可能にするため、複数列の周波数変調傾斜波を該傾斜波の時間間隔で順次使用することが提案された。前記時間間隔で傾斜波の列にわたってドップラー偏移のアンダーサンプリングが行われ、その結果、得られる相対速度に関する情報は多義性を含んでいる。列の傾斜波パラメータを種々選定することで、異なる列から、異なる多義性と、距離と速度との間の異なる線形関係とを備えた相対速度値を検出することができる。異なる傾斜波反復時間を備えた短い傾斜波の２つの列を順次送信するようにしたこのような方法は、たとえば特許文献１から公知である。異なる列に対して得られた情報をアライメントすることにより、１つの対象物の相対速度に対する値が特定される。

独国特許出願公開第１０２０１２２１２８８８Ａ１号明細書

本発明の課題は、相対速度のより正確な判定を可能にする、レーダー目標物の相対速度を特定するための方法を記載することである。

この課題は、本発明によれば、レーダー目標物の相対速度を特定するための以下の方法によって解決される。

（ａ）ＦＭＣＷレーダー測定を実施して、傾斜波状に周波数変調された送信信号を送信し、該送信信号の変調パターンが、タイムインターバルで互いにタイムオフセットされて連続している傾斜波の第１列と、同じタイムインターバルで互いにタイムオフセットされて連続している傾斜波の少なくとも１つの他の列とを含み、
前記列が時間的に互いに重なり合っており、これら列の、それぞれの列内で前記傾斜波を数え上げる傾斜波インデックスが同じであるような前記傾斜波のうち、そのつどそれぞれの前記他の列の前記傾斜波は、当該列に割り当てられる、前記第１列の前記傾斜波に対するタイムオフセットを有し、
受信した信号を混合させてベースバンド信号を形成させ、
（ｂ）前記ベースバンド信号から、前記列のそれぞれに対し、２次元フーリエ変換により、別々に２次元スペクトルを算出し、その際に第１次元で前記傾斜波ごとに変換を行い、第２次元で前記傾斜波インデックスを介して変換を行い、
（ｃ）前記ベースバンド信号の少なくとも１つの２次元スペクトル内のピークの位置に基づいて、１つのレーダー目標物の相対速度に対し、所定の速度継続時間で周期性を持つ周期値を特定し、
（ｄ）別々に算出した前記２次元スペクトル内の同じ前記位置でそれぞれ得られる複数のスペクトル値の間の位相関係を調べて、該位相関係が、前記相対速度の特定した複数の前記周期値に対し予想される位相関係と一致しているかどうかをチェックし、
（ｅ）前記相対速度の特定した複数の前記周期値から、前記チェックの結果に基づいて、前記レーダー目標物の前記相対速度に対する判定値を選定する。

複数の列は時間的に互いに重なり合っている。すなわち、１つの列の複数の傾斜波の間の隙間には、それぞれ他の列の傾斜波が配置されている。ここで、「互いに重なり合っている」という概念は、「互いに噛み合っている」という概念または「互いに絡み合っている」という概念と同義に使用される。

傾斜波の列にわたってドップラー偏移周波数のアンダーサンプリングが行われ、その結果、得られた相対速度に関する情報は多義性を含んでいる。特に、相対速度の値は周期的に速度インターバルを含んでいる。

ここでｃは光速、ｆ_０は平均送信周波数、Ｔｒ２ｒは１つの列内での傾斜波の間のタイムインターバルである。したがって、サンプリングされたベースバンド信号の２次元スペクトル内での、レーダー目標物に割り当てられたピークの位置から、多義性を含んでいる、レーダー目標物の相対速度の値が特定される。この場合多義性は、相対速度のその都度の値に対し予想される、列の信号間の位相関係が、測定された位相関係とどの程度好適に一致しているかを調べることで解消することができる。予想される位相関係は、相対速度と該当する列の間のタイムオフセットとにそのつど依存している。

これは、たとえば傾斜波の１つの列のみを用いた測定の一義性範囲の複数倍であるような速度測定範囲内で、相対速度の一義的判定を可能にする。特に、１つの列の傾斜波の間の、すなわち傾斜波中心点間の比較的大きなタイムインターバルが可能であることが有利であり、その結果ハードウェアコストを低減することができ、或いは、同じハードウェアコストでより正確な位置判定が可能になる。

変調パターン（その長さはタイムインターバルＴｒ２ｒに相当している）の１周期内では、傾斜波は好ましくは不規則な間隔で配置され、その結果、タイムインターバルＴｒ２ｒが規則的であるにもかかわらず、変調パターンの対称性は可能な限り少ない。均一なタイムインターバルＴｒ２ｒのために、異なる列の傾斜波間のタイムオフセットは周期ごとに反復する。

好ましくは、レーダー目標物の相対速度に対する判定値を選択するステップ（ｅ）で、相対速度に対する判定値は、相対速度に対する測定範囲内で一義的に特定される。この場合、測定範囲の上側最大値ｖ_ｍａｘは、１つの列内での傾斜波中心点のタイムインターバルＴｒ２ｒに対し、次の式で表される関係がある。

Ｔｒ２ｒ＞ｃ／（４ｆ_０ｖ_ｍａｘ）

ここでｃは光速、ｆ_０は平均送信周波数である。これは、互いに連続している傾斜波の間のタイムインターバルＴｒ２ｒを持つ傾斜波のそれぞれの列によるレーダー目標物の最大検出相対速度ｖ_ｍａｘのアンダーサンプリングに相当している。好ましくは、Ｔｒ２ｒは、少なくとも、上記式の右側に挙げた量の複数倍である。

好ましくは、レーダー目標物の相対速度に対する判定値を選択するステップ（ｅ）で、相対速度に対する判定値は、相対速度に対する測定範囲内で一義的に特定される。この場合、測定範囲の上側最大値ｖ_ｍａｘは、それぞれ他の列のそれぞれのタイムオフセットＴ１２に対し、次の式で表される関係がある。

Ｔ１２＞ｃ／（４ｆ_０ｖ_ｍａｘ）

好ましくは、Ｔ１２は、少なくとも、上記式の右側に挙げた量の複数倍である。傾斜波の列の間にこのような比較的大きなタイムオフセットＴ１２を選定することで、本発明による方法を実施するためのハードウェアコストを低減させることができる。というのは、結果的に得られる、測定した位相関係の多義性を、許容できるからである。それでもなお、相対速度に対する一義的な判定値を比較的広い測定範囲内で特定することができるからである。

本発明の有利な構成は、従属項に記載されている。

好ましくは、それぞれの列内で互いに連続している傾斜波は、同じ傾斜波勾配と、同じ傾斜波平均周波数の差と、特に有利には同じ周波数ストロークとを有し、前記傾斜波平均周波数の差は、任意選択的には、ゼロに等しくなく、それぞれの列内で同じ傾斜波インデックスを持つ傾斜波は、同じ傾斜波勾配と、同じ傾斜波平均周波数と、特に有利には同じ周波数ストロークとを有している。任意選択的にゼロでないように選定された傾斜波ごとの周波数差を除いて、すべての列のすべての傾斜波の周波数推移が同一であれば、１つのレーダー目標物の相対速度から得られる位相関係は特に正確に測定することができる。

複数の列の間のタイムオフセットと、１つの列内での傾斜波のタイムインターバルとが、同じオーダーであれば、使用する測定時間を特に好適に活用することができる。さらに、個々の列のベースバンド信号の間の位相関係に対する対象物加速度の影響を、可能な限り小さく保持することができる。また、列の間のタイムオフセットと、１つの列内での傾斜波のタイムインターバルとに対する値を、可能な限り「素数」であるような、すなわち互いに複数倍でないような好ましい値に選定することができる。このとき、多義性が解消されることから、相対速度に対し特に大きな測定範囲が生じる。これに対応して、変調パターンは傾斜波の間に休止部を含んでいる。特に、変調パターンは好ましくは少なくとも１つの休止部を有し、この休止部は、１つの列の互いに連続するそれぞれ２つの傾斜波の間で規則的に反復し、休止部ごとに、１つの列の傾斜波の間のタイムインターバルに等しいタイムインターバルを持つ。

好ましくは、変調パターンの大部分の時間の間、それぞれの列の傾斜波は交互に配置され、すなわち複数の列が時間的に十分重畳している。好ましくは、それぞれ１つの他の列に割り当てられている、他の列の傾斜波と第１列の該当傾斜波との間のタイムオフセットは、それぞれ１つの列内の傾斜波の間のタイムインターバルの２倍よりも小さく、特に有利には、このタイムインターバルよりも小さい。後者は、第１の列の互いに連続している２つの傾斜波の間で、それぞれ傾斜波の他の列のそれぞれの傾斜波が常に送信されることと同義である。

好ましくは、列のそれぞれに対し別々に算出された２次元スペクトルを併合させて、ベースバンド信号の１つの２次元スペクトルを形成させ、特にパワースペクトルを形成させ、該２次元スペクトルを、相対速度に対する値を特定する前記ステップ（ｃ）で使用する。前記併合はたとえば非位相一貫性のものであり、好ましくはスペクトル値の絶対値の２畳を非位相一貫性で合算させて、パワースペクトルを形成させる。これによってピークの検出を改善させることができる。特に、使用する測定時間をランプの複数の列に分割し且つ休止部を設けることによって生じる、別々に算出したスペクトルのＳ／Ｎ比の減少を、大部分補償することができる。

好ましくは、位相関係をチェックする際に、以下の式による関係を使用し、

この式は、１つの他の列のそれぞれのスペクトルのスペクトル値の位相と、第１列のスペクトルのスペクトル値の位相との間で予想される位相差Δφ_１２を、他の列に割り当てられているタイムオフセットＴ１２および相対速度ｖと関連付けるものであり、ここでｃは光速、ｆ_０は平均送信周波数である。第２列に対するＴ１２およびΔφ_１２の代わりに、一般に、ｉ番目の列ｉ＞１に対するＴ１ｉまたはΔφ_１ｉを記述することができる。

好ましくは、位相関係をチェックする際、測定の、相対速度ｖに依存する制御ベクトルａ（ｖ）を次の式にしたがって使用する。

ここでＩは列を数え上げる列の数量でｉ＝１，．．，Ｉであり、ベクトルＴ１ｉ（ｉ＞１）のｉ番目の成分では、ｉ番目の列に割り当てられる、第１列に対するタイムオフセットである。この記号法では、制御ベクトルａ（ｖ）は列ベクトルであり、その成分は、第１列の部分測定に対するｉ番目の列の予想位相差をそのつど記述し、この場合予想位相差は、複素指数関数の位相としてそのつど特定されている。ベクトルの成分の数量はＩである。共通のプレファクタは正規化ファクタであり、１を、使用する列の数量Ｉの平方根で割った値である。指数関数の指数において、ｊは、特に記載しない限り虚数単位を表している。

制御ベクトルａ（ｖ）を検知することにより、レーダー目標物の相対速度ｖとピークの位置で受信した複素スペクトル値との間の（適当な条件の下で一義的な）関係を形成して、受信信号の位相関係からレーダー目標物の相対速度ｖを推量することが可能になる。しかしながら、実際には受信信号は多少ノイズを含んでいるので、速度を正確に算出できず、たとえば極大値公算判定を用いて判定することしかできない。

測定ベクトルは、たとえば受信チャネルｎに対し次のように定義される。

ここでｉ＝１，．．．，ｌは、ベクトルｘ_ｉ（ｎ）のｉ番目成分において、受信信号ｎの傾斜波のｉ番目の列のサンプリングされたベースバンド信号の２次元スペクトルの複素スペクトル値であり、ｎは受信チャネルがＮ個であるときの受信チャネルで、ｎ＝１，．．．，Ｎである。

次に、いくつかの実施例を、図面を用いて詳細に説明する。
ＦＭＣＷレーダーシステムのブロック図である。 タイムオフセットＴ１２で送信される同種の傾斜波の２つの列を備えた変調パターンを示す図である。 所定のインターバルでレーダー目標物の相対速度の周期値を持つ速度／距離グラフである。 相対速度のパラメータに対する公算関数のグラフである。 ＦＭＣＷレーダーセンサの評価装置の詳細ブロック図である。

図１には、ＦＭＣＷレーダーセンサ１０が簡略化したブロック図として図示されている。ＦＭＣＷレーダーセンサはたとえば自動車の前方に組み込まれて、対象物１２，１４からの、たとえば先行車両からの距離ｄおよび相対速度ｖを測定するために用いられる。レーダーセンサ１０は電圧制御型オシレータ１６を有し、該オシレータは、周波数変調された送信信号を混合器１８を介して送受信装置２０へ送り、該送受信装置から信号は対象物１２，１４の方向へ送出される。対象物で反射した信号は送受信装置２０によって受信され、混合器１８内で送信信号の一部分と混合される。このようにしてベースバンド信号ｂが得られ、該ベースバンド信号は電子評価・制御装置２２内でさらに評価される。制御・評価装置２２は、オシレータ１６の機能を制御する制御部分２４を含んでいる。オシレータから提供される送信信号の周波数は、レーダー測定中に上昇傾斜波列または下降傾斜波列を用いて変調される。

図２は、時間ｔに対してプロットした送信信号２８の送信周波数ｆを示している。１回の測定で、送信アンテナを用いて、時間的に互いに重なり合っている、同一の傾斜波パラメータを備えた２列の傾斜波が送信される。傾斜波３２の第１列３０は図２で実線で図示され、他方傾斜波３６の第２列３４は破線で図示されている。１つの傾斜波が属している列のナンバーｉと、１つの列内での傾斜波のそれぞれの傾斜波インデックスｊとが記載されている。

第２列３４の傾斜波３６はそれぞれ、同じ傾斜波インデックスｊを備えた第１列３０の傾斜波３２に対しタイムオフセットＴ１２だけシフトされている。各列３０，３４内では、互いに連続する傾斜波３２または３６が互いにタイムインターバルＴｒ２ｒだけシフトされている。すなわちタイムインターバルＴｒ２ｒは２つの列に対し同一である。さらに、１つの列の２つの互いに連続する傾斜波の間にそれぞれ休止期間Ｐが設けられている。

図２に図示した例では、１つの列３０，３４内で互いに連続している傾斜波３２または３６の傾斜波平均周波数の差はゼロに等しい。それ故、すべての傾斜波は同一の周波数推移を持っている。ここでは、傾斜波平均周波数は平均送信周波数ｆ_０に対応している。

図５は、制御・評価ユニット２２によって実施される相対速度算定の詳細ブロック図である。

傾斜波の対応する列３０，３４に対しそれぞれ得られる、受信したサンプリングされたベースバンド信号ｂ１とｂ２を、それぞれ２次元フーリエ変換（２Ｄ−ＦＦＴ）する。第１次元は、個々の傾斜波に対し得られるベースバンド信号の変換に対応している。第２次元は、傾斜波の列に関する変換に対応し、すなわち傾斜波インデックスｊに関する変換に対応している。それぞれの変換のサイズは、すなわちｂｉｎ（走査点または支持部位）のそれぞれの数量は、好ましくは、第１次元に対しすべてのスペクトルに対し一致しており、且つ第２次元に対しすべてのスペクトルに対し一致している。

レーダー目標物１２の相対速度ｖと、傾斜波の個々の列に対応する部分測定の間のタイムオフセットＴ１２とにより、２つの部分測定の間に位相差が発生する。位相差Δφ_１２は、式（２）に記載されている。この場合、２つの部分測定の間の位相差は、２つの２次元スペクトル５０，５２において同じ位置で発生する１つのピークの複素振幅（スペクトル値）の間の位相差として得られる。しかしながら、２つの列３０，３４の互いに対応しあっている傾斜波３２，３６の間のタイムオフセットＴ１２が比較的大きいために、２つの部分測定の間の位相差を特定しても、相対速度ｖをダイレクトに推定することはできない。というのは、位相の周期性のために、個々の位相差に対し、これに属する相対速度ｖの値に対し多義性が生じるからである。

得られた２次元スペクトル５０または５２は、第１の機能ブロック５４に供給される。第１の機能ブロックは、それぞれのスペクトル値の絶対値の２乗を形成することによって複素スペクトルからそれぞれ１つのパワースペクトルを算出し、２つのパワースペクトルを、合算または平均化によって、１つの統合された２次元パワースペクトル５６に逐一まとめる。

パワースペクトル５６において１つのレーダー目標物１２に対応するピーク（以下ではＢｉｎ ｋ，ｌと記す）の位置は、個々のスペクトル５０，５２におけるピークの位置に対応している。ＦＭＣＷ方程式ｋ＝２／ｃ（ｄＦ＋ｆ_０ｖＴ）にしたがって、第１次元（ピークの位置のＢｉｎ ｋに対応する）から、相対速度ｖとレーダー目標物の距離ｄとの間に線形関係が得られる。ここでｃは光速、Ｆは傾斜波ストローク、Ｔは個々の傾斜波３２または３６の傾斜波継続時間、ｆ_０は平均送信周波数である。１つの列の互いに連続する傾斜波の周波数差がゼロに等しければ、第２次元ｌにおけるピーク位置はレーダー目標物の相対速度ｖに関する情報だけを得る。

図３は、相対速度ｖを距離ｄに対しプロットしたグラフである。ｖとｄの間の線形関係は直線として記入されている。図示した例では、比較的大きなタイムインターバルＴｒ２ｒのために、ドップラー周波数の走査から得られる、レーダー目標物の相対速度に関する情報は、式［１］による所定のインターバルによれば多義性を伴っている。というのは、速度ｖを伴う相対運動から生じるドップラー周波数は、比較的大きなタイムインターバルＴｒ２ｒによって一義的に走査されないからである。周波数ｂｉｎ ｋに従って生じるｖ−ｄ直線に加えて、周波数ｂｉｎ ｌから特定される、相対速度ｖの周期値が、破線によって図示されている。ｖ−ｄ直線との交点が強調されている。これらの交点は、検知されたレーダー目標物１２との相対速度と距離との可能なペア値［ｖ，ｄ］に対応している。速度ｖが特定されるはずの実際の目標物は、図３においてばつ印Ｘによって強調されている。

検出された速度ｖの多義性は、以下に説明するようにして解消される。相対速度ｖの、問題になっている周期値に関する情報ｖ^＊を、さらに部分測定の複素２次元スペクトル５０，５２をも含んでいる第２の機能ブロック５８へ送る。

測定された位相差を評価するため、相対速度ｖに依存する理想的な測定の制御ベクトルａ（ｖ）を式（３）に従って算出する。ここでは、式（３）は２つの列に対するものである。

測定ベクトルａ_ｍは適当に定義されており、速度に依存する予想複素値の代わりに、部分測定の算出した２次元スペクトルのピークの位置における複素振幅（スペクトル値）を、式（４）に記載されているようなベクトル成分として使用する。正規化は、公算関数の以下の定義で行う。

測定ベクトルと制御ベクトルとに基づいて、正規化公算関数を相対速度スペクトルＳ（ｖ）の形で次のものとして定義する。

ここでａ_ｍ ^Ｈは測定ベクトルａ_ｍに対するヘルメチックな随伴ベクトルであり、すなわち個々の成分がベクトルａ_ｍの成分に対し複素共役である行ベクトルである。

図４は、相対速度ｖに対する相対速度スペクトルＳ（ｖ）を正弦状の実線で図示したものである。公算関数の極大値は、パラメータｖの最確値に対応している。単独で考えれば、相対速度スペクトルＳ（ｖ）は多義的である。すなわち、極大値１での最大値は、当該相対速度ｖに対し発生する理想的な位相シフトが、測定ベクトルに従って測定された位相シフトとそのつど最適に一致していることに相当している。

しかしながら、関数Ｓ（ｖ）の評価は、Ｂｉｎ（ｋ，ｌ）内のピークの位置にしたがって評価から得られた相対速度ｖの周期値に対応している個所４０で必要であるにすぎない。図３において印を付した交点の速度値に対応しているこれらの個所４０は、図４では関数Ｓ（ｖ）の曲線上に印が付されている。図示した例では、相対速度がｖ＝０ｍ／ｓの時に最大一致が生じ、そこでは関数Ｓ（ｖ）は予想極大値１を占めている。これは、相対速度ｖの実際値に相当している。

したがって、ピークの位置から生じる多義性は、位相関係から得られる付加情報によって解消することができる。相対速度ｖに対し選定した判定値に属する、距離ｄに対する判定値は、線形関係によって特定される。

第２の機能ブロック５８は、相対速度ｖおよび距離ｄに対し検出した判定値を出力する。

したがって、傾斜波の異なる列に対応する時間信号（ベースバンド信号）は、当初別々に処理される。その後、非コヒーレント積分によって得られるパワースペクトル５６でレーダー目標物１２の検知を行う。その後、この検知と、ピークの位置での複素振幅とに基づいて、速度ｖの多義性を解消させる。

上述した方法は、レーダーセンサの複数の受信チャネルを用いたレーダー測定を実施するために拡張させることができる。たとえば、送受信ユニット２０の複数のアンテナ要素をそれぞれ１つの受信チャネルに割り当てることができる。その後ｎ番目のチャネルに対し、式（４）に従って１つのチャネルにつき１つの測定ベクトルａ_ｍ（ｎ）が得られる。

第２の機能ブロック５８は、たとえばピークの複素振幅を角度評価器へ出力させることができる。

次に、請求項８に記載した、相対速度スペクトルＳ（ｖ）の形での公算関数にしたがって、それぞれのチャネルで測定した位相関係が、それぞれの相対速度ｖに対し予想される該チャネルの位相関係とどの程度一致しているかを調べる。パワースペクトル５６へのスペクトルの非コヒーレントな併合は、すべてのチャネルに対し同時に実施するのが好ましい。

さらに、第１列３０の傾斜波３２と少なくとも２つの他の列ｉ＝２，ｉ＝３の傾斜波とを時間的に重なるように送信することで、上述の方法を変形してもよい。この場合、他の列の傾斜波は第１列に対し異なるタイムオフセットを有している。たとえば、第３列の１つの傾斜波と第１列の対応する傾斜波との間のタイムオフセットＴ１３は、タイムオフセットＴ１２とは異なっている。これによって多義性をさらに望ましく抑制させることができ、その結果より大きなタイムインターバルＴｒ２ｒが可能になる。

個々のケースでは、異なる距離と異なる速度を持つ２つのレーダー目標物がスペクトル５６に同じピーク位置（ｋ，ｌ）を占めることがあり得る。この場合、測定した位相関係をただ１つのレーダー目標物のただ１つの相対速度に割り当てることはできない。評価装置２２は、閾値を越えるほどに最大一致がずれたことに基づき、すなわち相対速度スペクトルＳ（ｖ）の極大値が予想される極大値１からずれたことに基づき、測定のこのような障害を検知するように設置されていてよい。このケースでは、たとえば第２の機能ブロック５８は障害信号を出力することができる。しかしながら、２次元パワースペクトルで一時的に発生するピークの多重占有は、レーダー目標物１２のｖとｄの判定値に基づいて実施される、検知された対象物のトラッキングの際に、評価装置２２が複数の測定周期にわたって誤検知を検出することにも認められる。

好ましくは、互いに連続して実施される複数のレーダー測定に対し、傾斜波の異なる変調パラメータを使用する。たとえば異なる平均周波数、傾斜波勾配、タイムインターバルＴｒ２ｒおよび／またはタイムオフセットＴ１２を使用する。これによって、不意のピーク位置多重占有を個々のケースで制限することができる。

個々のスペクトルをパワースペクトル５６に非コヒーレントに併合する代わりに、複数の受信チャネルｎを、デジタルビーム形成(beam forming)により１つの受信チャネルに統合することも考えられる。その際、たとえばＮ個の受信チャネルのスペクトルまたは測定ベクトルがコヒーレントになり、すなわち位相を考慮して、それぞれの重み係数と合算する。この場合、対応的に、Ｓ（ｖ）に対する関係において、ｎに関する加算は省略する。

１２ レーダー目標物
２８ 送信信号
３０ 傾斜波の第１列
３２ 第１列の傾斜波
３４ 傾斜波の第２列
３６ 第２列の傾斜波
５０，５２ ２次元スペクトル
５６ ２次元パワースペクトル
ａ（ｖ） 制御ベクトル
ｂ１，ｂ２ ベースバンド信号
ｊ 傾斜波インデックス
ｐ，ｋ，ｌ ピークの位置
Ｔ１２ タイムオフセット
Ｔｒ２ｒ タイムインターバル
ｖ 相対速度

Claims (11)

1. レーダー目標物（１２）の相対速度（ｖ）を特定するための方法において、
   （ａ）ＦＭＣＷレーダー測定を実施して、傾斜波状に周波数変調された送信信号（２８）を送信し、該送信信号の変調パターンが、タイムインターバル（Ｔｒ２ｒ）で互いにタイムオフセットされて連続している傾斜波（３２）の第１列（３０）と、同じタイムインターバル（Ｔｒ２ｒ）で互いにタイムオフセットされて連続している傾斜波（３６）の少なくとも１つの他の列（３４）とを含み、
   前記列（３０；３４）が時間的に互いに重なり合っており、これら列の、それぞれの列内で前記傾斜波を数え上げる傾斜波インデックス（ｊ）が同じであるような前記傾斜波のうちそのつど、それぞれの前記他の列（３４）の前記傾斜波は、当該列に割り当てられる、前記第１列の前記傾斜波に対するタイムオフセット（Ｔ１２）を有し、
   受信した信号を混合させてベースバンド信号（ｂ１；ｂ２）を形成させ、
   （ｂ）前記ベースバンド信号（ｂ１；ｂ２）から、前記列（３０；３４）のそれぞれに対し、２次元フーリエ変換により、別々に２次元スペクトル（５０；５２）を算出し、その際に第１次元で前記傾斜波ごとに変換を行い、第２次元で前記傾斜波インデックス（ｊ）を介して変換を行い、
   （ｃ）前記ベースバンド信号（ｂ１；ｂ２）の少なくとも１つの２次元スペクトル（５６）内のピークの位置（ｋ，ｌ）に基づいて、１つのレーダー目標物（１２）の前記相対速度（ｖ）に対し、所定の速度継続時間で周期性を持つ値を特定し、
   （ｄ）別々に算出した前記２次元スペクトル（５０；５２）内の同じ前記位置（ｋ，ｌ）でそれぞれ得られる複数のスペクトル値の間の位相関係を調べて、該位相関係が、前記相対速度（ｖ）の特定した複数の前記周期値に対し予想される位相関係（ａ（ｖ））と一致しているかどうかをチェックし、
   （ｅ）前記相対速度（ｖ）の特定した複数の前記周期値から、前記チェックの結果に基づいて、前記レーダー目標物（１２）の前記相対速度（ｖ）に対する判定値を選定する、
   方法。
2. それぞれの列（３０；３４）内で互いに連続している前記傾斜波（３２；３６）が、同じ傾斜波勾配（Ｆ／Ｔ）を有し、且つ同じ傾斜波平均周波数の差を有し、
   前記傾斜波平均周波数の前記差が、任意選択的には、ゼロに等しくなく、
   それぞれの前記スペクトル（３０；３４）内で同じ前記傾斜波インデックス（ｊ）を持つ前記傾斜波（３２；３６）が、同じ前記傾斜波勾配（Ｆ／Ｔ）と同じ前記傾斜波平均周波数を有している、請求項１に記載の方法。
3. それぞれ１つの他の列に割り当てられている、前記他の列（３４）の前記傾斜波（３６）と前記第１列（３０）の該当傾斜波（３２）との間の前記タイムオフセット（Ｔ１２）が、それぞれ１つの列（３０；３４）内の前記傾斜波の間の前記タイムインターバル（Ｔｒ２ｒ）の２倍よりも小さい、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記列（３０；３４）の前記傾斜波（３２，３６）が同じ周波数ストローク（Ｆ）を有している、上記請求項のいずれか１つに記載の方法。
5. 前記列（３０；３４）のそれぞれに対し別々に算出された前記２次元スペクトル（５０；５２）を併合させて、前記ベースバンド信号（ｂ１；ｂ２）の１つの２次元スペクトル（５６）を形成させ、該２次元スペクトルを、前記相対速度（ｖ）に対する値を特定する前記ステップ（ｃ）で使用する、上記請求項のいずれか１つに記載の方法。
6. 前記位相関係をチェックする際に、以下の式による関係を使用し、
   

   

   この式は、１つの他の列（３４）のそれぞれの前記スペクトル（５２）の前記スペクトル値の位相と、前記第１列（３０）の前記スペクトル（５０）の前記スペクトル値の位相との間で予想される位相差Δφ_１２を、前記他の列（３４）に割り当てられている前記タイムオフセット（Ｔ１２）および前記相対速度（ｖ）と関連付けるものであり、ここでｃは光速、ｆ_０は平均送信周波数である、上記請求項のいずれか１つに記載の方法。
7. 前記位相関係が予想される位相関係と一致しているかどうかをチェックする際、測定ベクトルａ_ｍと、前記相対速度の値ｖに依存している制御ベクトルａ（ｖ）との複素スカラー積ａ_ｍ ^ｈａ（ｖ）の絶対値の２乗を算出し、前記測定ベクトルａ_ｍの成分が、前記ピークの前記位置（ｋ，ｌ）で前記列に対し別々に算出された前記スペクトル（５０，５２）の前記スペクトル値であり、ここでａ_ｍ ^Ｈはａ_ｍに対するヘルメチックな随伴ベクトルであり、前記制御ベクトルａ（ｖ）は前記相対速度ｖを持つ前記レーダー目標物に対する理想的な測定の制御ベクトルであり、前記制御ベクトルａ（ｖ）の成分は、共通の正規化ファクタを除いて、そのつどそれぞれの前記列（３４）に割り当てられた前記タイムオフセット（Ｔ１２）に対し予想される、前記第１列（３０）に対する前記位相差（Δφ_１２）であり、前記制御ベクトルａ（ｖ）の第１の成分は、前記共通の正規化ファクタを除いて、１に等しい、上記請求項のいずれか１つに記載の方法。
8. 前記位相関係が予想される位相関係と一致しているかどうかをチェックする際、以下の式にしたがって一致のそのつどの度合いＳ（ｖ）を特定し、
   

   

   ここでＮは使用する受信チャネルの数量ｎ＝１，．．，Ｎであり、ａ_ｍ（ｎ）は測定ベクトルであり、その成分は、前記個々の列（３０；３４）の前記ベースバンド信号（ｂ１；ｂ２）と個々の受信チャネルｎとに対しそれぞれ別々に算出された、前記ピークの前記位置（ｋ，ｌ）における前記スペクトル（５０，５２）の前記スペクトル値であり、ａ_ｍ ^Ｈ（ｎ）はａ_ｍ（ｎ）に対するヘルメチックな随伴ベクトルであり、ａ（ｖ）は前記相対速度ｖを持つ１つのレーダー目標物に対する理想的な測定の制御ベクトルである、上記請求項のいずれか１つに記載の方法。
9. 異なる相対速度を持つ２つのレーダー目標物が少なくとも１つの前記２次元スペクトル（５６）内で同じ位置（ｋ，ｌ）を占めるような状況に対応する位置関係の障害が前記スペクトル値の間に生じた場合、前記位相関係と予想される位相関係との一致の度合いが予想される度合いに到達しないことで、障害があることを検知する、上記請求項のいずれか１つに記載の方法。
10. 前記少なくとも１つの２次元スペクトル（５６）の第１次元での前記ピークの位置（ｋ）に基づいて、前記レーダー目標物（１２）の距離（ｄ）と相対速度（ｖ）との間の線形関係を特定し、前記少なくとも１つの２次元スペクトル（５６）の前記第２次元での前記ピークの位置（ｌ）に基づいて、少なくとも、前記レーダー目標物（１２）の前記相対速度（ｖ）に対する値を特定し、該値は所定の速度継続時間で周期的である、上記請求項のいずれか１つに記載の方法。
11. 請求項１から１０までのいずれか一つに記載の方法が実現されている制御・評価装置（２２）を備えたＦＭＣＷレーダーセンサ。

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