JP2018527579A - Ｆｍｃｗレーダー処理のための方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

記載される例において、レーダー装置（１００）が、第１のチャープを送信するトランスミッタ（１０１）を含む。第１のチャープは、一つ又は複数の障害物により拡散されて、拡散された信号が生成される。複数のレシーバ（１１０）が、拡散された信号を受信する。レシーバ（１１０）の各々は、拡散された信号の一つに応答してデジタル信号を生成する。プロセッサ（１２０）が、レシーバ（１１０）に結合され、レシーバ（１１０）からデジタル信号を受信する。プロセッサ（１２０）は、レシーバ（１１０）から受信したデジタル信号に対してレンジＦＦＴ（高速フーリエ変換）及び角度ＦＦＴを実施して、複素サンプルの第１のマトリックスが生成される。

Description

本願は、概してレーダーに関し、更に特定して言えば、レーダーのメモリ要件を最適化することに関連する。
オートモーティブ応用例におけるレーダーの利用は急速に発展している。レーダーには、衝突警告、死角警告、レーン変更支援、駐車支援、及び後方衝突警告など、車両に関連する多くの応用例における用途が見出されている。このような応用例において、パルスレーダー及びＦＭＣＷ（周波数変調連続波）レーダーが主として用いられている。
ＦＭＣＷレーダーにおいて、局部発振器が、送信信号を周波数変調することによって周波数ランプセグメントを生成する。周波数ランプセグメントはチャープとも呼ばれる。周波数ランプセグメントは、増幅され、一つ又は複数の送信ユニットにより発せられる。周波数ランプセグメントは、一つ又は複数の障害物により拡散されて、拡散された信号が生成される。拡散された信号は、ＦＭＣＷレーダーにおける一つ又は複数の受信ユニットにより受信される。周波数ランプセグメントと拡散された信号とをミキシングすることにより得られる信号は、ＩＦ（中間周波数）信号と称される。ＩＦ信号の周波数（ｆ）は、ＦＭＣＷレーダーからの障害物の距離（ｄ）に、及びまた、周波数ランプセグメントのスロープ（Ｓ）に比例する。
ＩＦ信号は、ＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）によりサンプリングされる。ＡＤＣにより生成されるサンプリングされたデータは、一つ又は複数の障害物の位置及び速度を得るために、プロセッサによって処理される。或る種類のＦＭＣＷレーダーにおいて、プロセッサは、サンプリングされたデータに対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）ベースのコヒーレント処理を実施する。しかしながら、この従来の処理は、プロセッサ内の大量のメモリを必要とする。これはＦＭＣＷレーダーのサイズに悪影響を及ぼす。
既存のＦＭＣＷレーダーには、ＦＦＴ処理において生成されたデータを圧縮するために、既知のメモリ圧縮手法を用いるものがある。しかしながら、これらのメモリ圧縮手法は本質的に損失が多く、結果的に、レーダーシステムの精度が劣化する。メモリを低減する別の従来のアプローチは、ＦＦＴ処理の単一フレームにおいて観測され得るＦＭＣＷレーダーのレンジを制限することに基づく。そのため、複数のフレームが送信ユニットにより送信され、各フレームは特定のレンジ（レンジ）に専用である。このアプローチでは、単一観測に複数のフレームが必要とされるので、ＦＭＣＷレーダーの電力消費が増大され、また、リアルタイム応用例においてＦＭＣＷレーダーを用いることが困難となる。
記載される例において、レーダー装置が、第１のチャープを送信するトランスミッタを含む。第１のチャープは、一つ又は複数の障害物により拡散されて、拡散された信号が生成される。複数のレシーバが、拡散された信号を受信する。レシーバの各々は、拡散された信号の一つに応答してデジタル信号を生成する。プロセッサが、レシーバに結合され、レシーバからデジタル信号を受信する。プロセッサは、レシーバから受信したデジタル信号に対してレンジＦＦＴ（高速フーリエ変換）及び角度ＦＦＴを実施して、複素サンプルの第１のマトリックスが生成される。
一実施例に従ったレーダー装置を図示する。
レーダー装置におけるＦＦＴ処理を図示する。 レーダー装置におけるＦＦＴ処理を図示する。 レーダー装置におけるＦＦＴ処理を図示する。
一実施例に従った、レーダー装置におけるＦＦＴ処理を図示する。 一実施例に従った、レーダー装置におけるＦＦＴ処理を図示する。
一実施例に従った、レーダー装置により生成される画像を図示する。
一実施例に従って、レーダー装置のオペレーションの方法を例示するためのフローチャートである。
図１は、一実施例に従ったレーダー装置１００を図示する。レーダー装置１００はトランスミッタ１０１を含む。トランスミッタ１０１は、局部発振器１０２及び送信アンテナ１０４を含む。送信アンテナ１０４は局部発振器１０２に結合される。一つのバージョンにおいて、局部発振器１０２と送信アンテナ１０４との間に電力増幅器が結合される。レーダー装置１００はレシーバ１１０も含む。レシーバ１１０は、受信アンテナ１０８、低雑音アンプ（ＬＮＡ）１１２、ミキサ１１４、中間周波数（ＩＦ）フィルタ１１６、及びアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）１１８を含む。ＬＮＡ１１２は受信アンテナ１０８に結合される。ミキサ１１４はＬＮＡ１１２に結合される。ミキサ１１４は、局部発振器１０２にも結合される。
ＩＦフィルタ１１６はミキサ１１４に結合される。ＡＤＣ１１８はＩＦフィルタ１１６に結合される。プロセッサ１２０がＡＤＣ１１８に結合される。一つのバージョンにおいて、レーダー装置１００は、接続及びオペレーションにおいてレシーバ１１０に類似する、複数のレシーバを含む。レシーバの各々は、受信アンテナ、ＬＮＡ、ミキサ、ＩＦフィルタ、及びＡＤＣを含む。レシーバの各々におけるＡＤＣは、プロセッサ１２０に結合される。一例において、レーダー装置１００は複数のプロセッサを含み、レシーバの各々がプロセッサの一つに結合される。レーダー装置１００は、説明を簡潔にするためここでは述べない、一つ又はそれ以上の付加的な構成要素を含み得る。
図１のレーダー装置１００のオペレーションにおいて、局部発振器１０２は、周波数ランプセグメント（チャープとも称される）を生成する。一例において、局部発振器１０２と送信アンテナ１０４との間に電力増幅器が結合される。チャープは、電力増幅器により増幅され、送信アンテナ１０４に提供される。トランスミッタ１０１における送信アンテナ１０４は、チャープを送信する。チャープは、一つ又は複数の障害物により拡散されて、複数の拡散された信号が生成される。
拡散された信号の一つが、レシーバ１１０により受信される。受信アンテナ１０８は、拡散された信号を受信する。ＬＮＡ１１２は、拡散された信号を増幅する。ミキサ１１４は、局部発振器１０２により生成されたチャープと、増幅された拡散信号から受信したＬＮＡ１１２とをミキシングする。ミキサ１１４は、ＩＦ（中間周波数）信号を生成する。ＩＦ信号は、ＩＦフィルタ１１６によりフィルタされて、フィルタされたＩＦ信号を生成する。ＡＤＣ１１８は、デジタル信号を生成するため、フィルタされたＩＦ信号をサンプリングする。
上記の例において、レーダー装置１００が複数のレシーバを含む場合、レシーバの各々が、拡散された信号の一つを受信し、デジタル信号を生成する。拡散された信号は、送信アンテナ１０４により送信されるチャープに対応して生成される。そのため、プロセッサ１２０はレシーバからデジタル信号を受信する。
デジタル信号は、一つ又は複数の障害物のレンジ及び角度を得るため、プロセッサ１２０によって処理される。プロセッサ１２０は、デジタル信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）を実施する。ＦＦＴスペクトルにおけるピークが障害物を表し、ＦＦＴスペクトルにおけるピークの位置が、レーダー装置１００からの障害物の相対的な距離に比例する。プロセッサ１２０によって実施される処理は、図３Ａ及び図３Ｂに関連する説明において後述する。
図２Ａ〜図２Ｃは、レーダー装置におけるＦＦＴ処理を図示する。ＦＦＴ処理は、レーダー装置１００に関連して説明される。レーダー装置１００は複数のチャープを送信する。チャープのセットが、或るフレームを形成する。一例において、フレームがＮ個のチャープを含み、Ｎは整数である。Ｎ個のチャープのうちの或るチャープが、一つ又は複数の障害物により拡散されて、複数の拡散された信号が生成される。
レーダー装置１００が複数のレシーバを含む場合、レシーバの各々が、拡散された信号の一つを受信し、デジタル信号を生成する。そのため、プロセッサ１２０は、レシーバからデジタル信号を受信する。デジタル信号は、Ｎ個のチャープのうちの或るチャープに対応する。
プロセッサ１２０は、レシーバから受信した各デジタル信号にわたってレンジＦＦＴ（高速フーリエ変換）又は１Ｄ ＦＦＴを実施する。レシーバにわたって及びチャープのセットにわたってプロセッサ１２０により生成されるレンジＦＦＴデータが、プロセッサ１２０内の一次メモリにストアされる。これを、４つのレシーバの場合について図２Ａに図示する。
図２Ａは、４つのレシーバに対応して生成されるＭ１、Ｍ２、Ｍ３、及びＭ４として表される４つのマトリックスを図示する。これらのマトリックスは一次メモリにストアされる。フレームは、第１のチャープ、第２のチャープ〜Ν番目のチャープを含む。プロセッサ１２０は、第１のチャープ（チャープ＃１）に対応して４つのレシーバからデジタル信号を受信する。第１のレシーバは、第１のチャープ（チャープ＃１）に対して第１のデジタル信号を生成する。プロセッサ１２０は、第１のデジタル信号に対応してレンジＦＦＴデータ２０２を生成し、マトリックスＭ１にそれをストアする。
第２のレシーバが、第１のチャープ（チャープ＃１）に対して第２のデジタル信号を生成する。プロセッサ１２０は、第２のデジタル信号に対応してレンジＦＦＴデータ２０４を生成し、それをマトリックスＭ２にストアする。同様に、プロセッサ１２０は、第１のチャープ（チャープ＃１）に対応して第３のレシーバ及び第４のレシーバから受信したデジタル信号を処理し、それらを、それぞれ、マトリックスＭ３及びマトリックスＭ４にストアする。
第１のレシーバは、第２のチャープ（チャープ＃２）に対して第５のデジタル信号を生成する。プロセッサ１２０は、第５のデジタル信号に対応してレンジＦＦＴデータ２１２を生成し、それをマトリックスＭ１にストアする。第２のレシーバは、第２のチャープ（チャープ＃２）に対して第６のデジタル信号を生成する。プロセッサ１２０は、第６のデジタル信号に対応してレンジＦＦＴデータ２１４を生成し、それをマトリックスＭ２にストアする。同様に、プロセッサ１２０は、第２のチャープ（チャープ＃２）に対応して第３のレシーバ及び第４のレシーバから受信したデジタル信号を処理し、それらを、それぞれ、マトリックスＭ３及びマトリックスＭ４にストアする。
同様の方式で、プロセッサ１２０は、Ν番目のチャープ（チャープ＃Ｎ）に対応して受信したデジタル信号に対してレンジＦＦＴを実施し、対応するマトリックスにレンジＦＦＴデータをストアする。例えば、第１のレシーバは、Ｎ番目のチャープ（チャープ＃Ｎ）に対応してデジタル信号を生成する。プロセッサ１２０は、Ν番目のチャープに対応してレンジＦＦＴデータ２２０を生成し、それをマトリックスＭ１にストアする。レンジＦＦＴは、レンジにおける一つ又は複数の障害物を解像する。一例において、レンジＦＦＴのサイズはＮｒａｎｇｅである。
フレーム全体に対応するレンジＦＦＴデータが一次メモリにストアされた後、レーダー装置１００は、図２Ｂに図示するように、ドップラーＦＦＴ又は２Ｄ ＦＦＴを実施する。ドップラーＦＦＴは、コラムＣ１、Ｃ２〜ＣＭにわたって実施され、プロセッサ１２０により生成されるドップラーＦＦＴデータが、２４０として図示されるドップラービンにストアされる。一例において、レンジＦＦＴデータは、（図２Ａに図示するように）一次メモリのロウ（row）にわたってストアされ、これらは、レンジビンと呼ばれ、２３０として図示される。ドップラーＦＦＴは、一次メモリのコラムにわたって実施され、ドップラーＦＦＴデータは、（図２Ｂに図示するように）２４０として図示されるドップラービンにストアされる。
別の例において、レンジＦＦＴデータが、一次メモリのコラムにわたってストアされる。従って、ドップラーＦＦＴが、一次メモリのロウにわたって実施される。一例において、ドップラーＦＦＴのサイズはＮｄｏｐｐｌｅｒである。ドップラーＦＦＴにおいてゼロパディングが実施される場合、Ｎｄｏｐｐｌｅｒは、フレーム毎のチャープの数より大きい。ドップラーＦＦＴは、ドップラーにおける一つ又は複数の障害物を解像する。
プロセッサ１２０がレンジＦＦＴ及びドップラーＦＦＴを実施した後、各マトリックスは、図２Ｃに図示するように、複数のデータビンを含む。例えば、マトリックスＭ１は、データビン（１，１）、（２，１）〜（Ｍ，Ｎ）を含む。同様のデータビンが、マトリックスＭ２、Ｍ３、及びＭ４においてつくられる。続いて、プロセッサ１２０は、一次メモリにストアされたデータに対して角度ＦＦＴを実施する。角度ＦＦＴは、マトリックスの対応する要素に沿って実施される。そのため、Ｍ１（ｉ，ｊ）、Ｍ２（ｉ，ｊ）、Ｍ３（ｉ，ｊ）、及びＭ４（ｉ，ｊ）に沿って角度ＦＦＴが実施される。例えば、角度ＦＦＴが、下記のデータビン、Ｍ１（１，１）、Ｍ２（１，１）、Ｍ３（１，１）、及びＭ４（１，１）に対して実施される。
角度ＦＦＴは、マトリックスＭ１〜Ｍ４の全てのデータビンに対して実施される。一例において、角度ＦＦＴのサイズはＮａｎｇｌｅである。角度ＦＦＴにおいてゼロパディングが実施される場合、Ｎａｎｇｌｅは、レーダー装置１００におけるレシーバの数より大きい。レンジＦＦＴのこのシーケンスの後、ドップラーＦＦＴが続き、その後、角度ＦＦＴが続いて、それぞれ、レンジ、速度、及び角度における一つ又は複数の障害物を解像する。プロセッサ１２０は、このシーケンスを用いて、当該一つ又は複数の障害物のレンジ、速度、及び角度を判定する。
しかしながら、プロセッサ１２０によって用いられるこのＦＦＴ処理手法は、大量の一次メモリを必要とする。一次メモリにストアされることが要求されるサンプリングの数は、（Ｎｒａｎｇｅ）×（Ｎｄｏｐｐｌｅｒ）×（Ｎａｎｇｌｅ）である。一例において、これは、一次メモリにおいて５１２ＭＢのサイズを要する。大きな一次メモリは、レーダー装置１００のサイズに悪影響を及ぼす。
図３Ａ及び図３Ｂは、一実施例に従った、レーダー装置におけるＦＦＴ処理を図示する。ＦＦＴ処理は、レーダー装置１００に関連して説明される。レーダー装置１００は、複数のチャープを送信する。チャープのセットが、フレームを形成する。一例において、フレームはＮ個のチャープを含み、ここで、Ｎは整数である。
フレームは第１のチャープを含む。レーダー装置１００におけるトランスミッタ１０１は、第１のチャープを送信する。第１のチャープは一つ又は複数の障害物により拡散されて、第１の複数の拡散された信号が生成される。レーダー装置１００におけるレシーバ１１０に類似する複数のレシーバが、第１の複数の拡散された信号を受信する。理解し易くするため、この例ではレーダー装置１００は、４つのレシーバ、レシーバ＃１、レシーバ＃２、レシーバ＃３、及びレシーバ＃４を含む。これらのレシーバの各々が、第１の複数の拡散された信号の一つに応答してデジタル信号を生成する。そのため、レーダー装置１００は、第１のチャープに応答して第１の複数のデジタル信号を生成する。プロセッサ１２０は、レシーバから第１の複数のデジタル信号を受信し、デジタル信号に対してレンジＦＦＴ（高速フーリエ変換）を実施して、４つのレシーバに対応して図３Ａに図示されるマトリックスが生成される。マトリックスは、一次メモリにストアされる。
プロセッサ１２０は、第１のチャープに対応して４つのレシーバからデジタル信号を受信する。第１のレシーバ（レシーバ＃ｌ）が、第１のチャープに対して第１のデジタル信号を生成する。プロセッサ１２０は、第１のデジタル信号に対応してレンジＦＦＴデータ３０２を生成し、それをマトリックスにストアする。
第２のレシーバ（レシーバ＃２）が、第１のチャープに対して第２のデジタル信号を生成する。プロセッサ１２０は、第２のデジタル信号に対応してレンジＦＦＴデータ３０４を生成し、それをマトリックスにストアする。第３のレシーバ（レシーバ＃３）が、第１のチャープに対して第３のデジタル信号を生成する。プロセッサ１２０は、第３のデジタル信号に対応してレンジＦＦＴデータ３０６を生成し、それをマトリックスにストアする。第４のレシーバ（レシーバ＃４）が、第１のチャープに対して第４のデジタル信号を生成する。プロセッサ１２０は、第４のデジタル信号に対応してレンジＦＦＴデータ３０８を生成し、それをマトリックスにストアする。
レンジＦＦＴは、レンジにおける一つ又は複数の障害物を解像する。一例において、レンジＦＦＴのサイズはＮｒａｎｇｅである。第１のチャープに対応するレンジＦＦＴデータが一次メモリにストアされた後、レーダー装置１００は、図３Ｂに図示するように、角度ＦＦＴ又は３Ｄ ＦＦＴを実施する。
角度ＦＦＴは、コラムＣ１、Ｃ２〜ＣＮにわたって実施されて、複素サンプルの第１のマトリックスが生成される。プロセッサ１２０は、角度ＦＦＴを実施し、複素サンプルを一次メモリにストアする。複素サンプルの第１のマトリックスは、第１のチャープに対応する。一例において、レンジＦＦＴデータは、（図３Ａに図示するように）一次メモリのロウにわたってストアされる。角度ＦＦＴは、一次メモリのコラムにわたって実施され、そのため生成された複素サンプルの第１のマトリックスは、（図３Ｂに図示するように）一次メモリにストアされる。
別の例において、レンジＦＦＴデータが、一次メモリのコラムにわたってストアされる。従って、角度ＦＦＴが、一次メモリのロウにわたって実施される。一例において、角度ＦＦＴのサイズはＮａｎｇｌｅである。レンジＦＦＴのこのシーケンスの後、角度ＦＦＴが続いて、それぞれ、レンジ及び角度において一つ又は複数の障害物を解像する。一例において、プロセッサ１２０は、一つ又は複数の障害物のレンジ及び角度を判定するために、複素サンプルのマトリックスにおけるピーク値を用いる。
プロセッサ１２０は、複素サンプルの第１のマトリックスから第１の出力データを生成する。第１の出力データは、第１のチャープに対応する。一例において、第１の出力データは、複素サンプルの第１のマトリックスに対して非線形演算から生成される。非線形演算は、モジュラス演算及び大きさ平方演算の少なくとも一方である。モジュラス演算では、複素サンプルの第１のマトリックスの各サンプルに対して、絶対値が生成される。大きさ平方演算では、複素サンプルの第１のマトリックスの各サンプルの実部及び虚部が、平方及び加算される。また、第１の出力データはマトリックスの形態である。プロセッサ１２０は、第１の出力データを二次メモリにストアする。
上述したものと同様の方式で、プロセッサ１２０は、第２のチャープに対応して生成される複素サンプルの第２のマトリックスに対する非線形演算から第２の出力データを生成する。第２のチャープは、トランスミッタにおいて送信アンテナ１０４により送信される。第２のチャープは、一つ又は複数の障害物により拡散されて、第２の複数の拡散された信号が生成される。レーダー装置１００における複数のレシーバは、第２の複数の拡散された信号を受信し、第２の複数のデジタル信号を生成する。
プロセッサ１２０は、第２の複数のデジタル信号に対してレンジＦＦＴ及び角度ＦＦＴを実施して、複素サンプルの第２のマトリックスが生成される。プロセッサ１２０は、複素サンプルの第２のマトリックスから第２の出力データを生成する。一つのバージョンにおいて、プロセッサ１２０は、二次元画像を生成するため、複素サンプルの第１のマトリックスと第２の複素サンプルのマトリックスとをノンコヒーレントに累積する。
別のバージョンにおいて、プロセッサ１２０は、二次元画像を生成するため、二次メモリにストアされた第１の出力データと第２の出力データとを加算するように構成される。これを下記式に示す。
Ｂｆｉｎａｌ＝Ｂｆｉｒｓｔ＋Ｂｓｅｃｏｎｄ （１）
ここで、Ｂｆｉｒｓｔは第１の出力データであり、Ｂｓｅｃｏｎｄは第２の出力データであり、Ｂｆｉｎａｌは、二次メモリにストアされた第１の出力データを加算することにより得られる最終データである。Ｂｆｉｎａｌは、二次元画像を生成するためプロセッサ１２０に用いられる。
更に別のバージョンにおいて、プロセッサ１２０は、二次元画像を生成するため、第１の出力データ及び第２の出力データの重み付された平均を加算するように構成される。二次元画像は二次メモリにストアされる。プロセッサ１２０は、二次元画像から一つ又は複数の障害物のレンジ及び角度を判定する。これを下記式に示す。
Ｂｆｉｎａｌ＝αＢｆｉｒｓｔ＋（１−α）Ｂｓｅｃｏｎｄ （２）
ここで、αは重みを表す。
ノンコヒーレント累積手法を用いるプロセッサ１２０によるメモリ要件は、Ｎｒａｎｇｅ×Ｎａｎｇｌｅ×２である（ここで、２の因数は、一次メモリ及び二次メモリ両方を考慮するためである）。これは、図２Ａ〜図２Ｃに関連して述べたメモリ要件よりずっと小さい。
トランスミッタ１０１により複数のチャープが送信される場合のレーダー装置１００におけるＦＦＴ処理が説明される。第１のチャープ及び第２のチャープを参照して上記で説明した処理は、チャープが第１のチャープ及び第２のチャープを含む場合、下記説明に適合する。
レーダー装置１００におけるトランスミッタ１０１は、チャープを送信する。一例において、フレームはＮチャープを含み、ここで、Ｎは整数である。複数のチャープは、一つ又は複数の障害物により拡散されて、複数の拡散された信号が生成される。
レーダー装置１００は複数のレシーバを含む。複数のレシーバは、拡散された信号を受信する。レシーバの各々が、拡散された信号の一つを受信し、デジタル信号を生成する。そのため、プロセッサ１２０は、レシーバの各々からデジタル信号を受信する。デジタル信号は、チャープの一つに対応する。
プロセッサ１２０は、レシーバから受信したデジタル信号に対してレンジＦＦＴ及び角度ＦＦＴを実施して、チャープに対応する複素サンプルのマトリックスが生成される。プロセッサ１２０は、第１の複数のデジタル信号に関連して述べたものと同様の方式でレンジＦＦＴ及び角度ＦＦＴを実施する。プロセッサ１２０は、二次元画像を生成するため、チャープの各々に対応する複素サンプルのマトリックスをノンコヒーレントに累積する。
プロセッサ１２０は、二つの方式でノンコヒーレント累積を実施する。第１の方式において、プロセッサ１２０は、チャープの一つに対応して生成される複素サンプルのマトリックスに対して非線形演算を実施することにより出力データを生成する。出力データは二次メモリにストアされる。プロセッサ１２０は、出力データと、チャープの各々に対応して生成される複素サンプルのマトリックスに対して非線形演算を実施することによるデータとを加算することによって、二次メモリを更新する。非線形演算は、モジュラス演算及び大きさ平方演算の少なくとも一方である。出力データを更新することによって最終データが生成される。プロセッサは、最終データから二次元画像を生成する。これは下記式に示される。この例示のために用いられる非線形演算は、複素サンプルのマトリックスの絶対値が考慮される、モジュラス演算である。例えば、初期的に出力データＳ０が二次メモリにストアされ、プロセッサ１２０は、第１のチャープに対応して生成される複素サンプルのマトリックスの絶対値｜ｘ１｜を加算する。一例において、出力データＳ０はゼロに初期化される。最終データは、下記のように与えられる。
Ｓ１＝Ｓ０＋｜ｘ１｜ （３）
プロセッサ１２０が、第２のチャープに対応して生成される複素サンプルのマトリックスの絶対値｜ｘ２｜を加算するとき、最終データは、下記のように与えられる。
Ｓ２＝Ｓ１＋｜ｘ２｜ （４）
そのため、プロセッサ１２０がＮ番目のチャープに対応して生成される複素サンプルのマトリックスの絶対値｜ｘｎ｜を加算し、ここで、Ｎが整数であるとき、最終データは下記のように与えられる。
ＳＮ＝Ｓ（Ｎ−１）＋｜ｘｎ｜ （５）
第２の方式において、プロセッサ１２０は、チャープの一つに対応して生成される複素サンプルのマトリックスに対して実施される非線形演算から出力データを生成する。出力データは二次メモリにストアされる。プロセッサ１２０は、出力データと、チャープの各々に対応して生成される複素サンプルのマトリックスに対して非線形演算を実施することによるデータとの重み付された平均を順次加算することによって、二次メモリを更新する。出力データを更新することによって最終データが生成される。プロセッサは、最終データから二次元画像を生成する。これは、下記数式において例示される。この例示のために用いられる非線形演算は、複素サンプルのマトリックスの絶対値が考慮される、モジュラス演算である。例えば、初期的に出力データＳ０が二次メモリにストアされる。一例において、出力データＳ０はゼロに初期化される。最終データは、下記のように与えられる。
Ｓ１＝αＳ０＋（１−α）｜ｘ１｜ （６）
ここで、αは重みである。
プロセッサ１２０が、第２のチャープに対応して生成される複素サンプルのマトリックスの絶対値｜ｘ２｜を加算するとき、最終データは下記のように与えられる。
Ｓ２＝αＳｌ＋（ｌ−α）｜ｘ２｜ （７）
そのため、プロセッサ１２０が、Ｎ番目のチャープに対応して生成される複素サンプルのマトリックスの絶対値｜ｘｎ｜を加算し、Ｎが整数であるとき、最終データは下記のように与えられる。
ＳＮ＝αＳ（Ｎ−ｌ）＋（ｌ−α）｜ｘｎ｜ （８）
プロセッサ１２０は、最終データに対応する二次元画像から一つ又は複数の障害物のレンジ及び角度を判定する。複数チャープにわたるデータのノンコヒーレント累積は、上述のように、レーダー装置１００の信号対雑音比（ＳＮＲ）を増大させるように働く。一例において、プロセッサ１２０は、フレームにおけるＮチャープに対応する（二次メモリにおける）データをノンコヒーレントに累積し、その後、一つ又は複数の障害物のレンジ及び角度の判定を実施する。
別の例において、プロセッサ１２０は、定義された数のチャープに対応する（二次メモリにおける）データをノンコヒーレントに累積し、その後、一つ又は複数の障害物のレンジ及び角度の判定を実施する。この特徴は、トランスミッタ１０１により連続チャープが送信されるとき有用である。
また、連続するフレームにわたる障害物のレンジの差を用いることにより障害物の速度が測定され得る。
図４は、一実施例に従った、レーダー装置により生成される画像を図示する。画像は、図３Ａ及び図３Ｂに関連して記載されたＦＦＴ処理を用いてレーダー装置１００により生成される。図４は、レーダー装置が８個のレシーバを含み、チャープ毎に２５６サンプルがあることを図示する。
図４は、フレームにおける６４チャープのノンコヒーレント累積の後の最終データ（ＳＮ）を表す表である。図４は、５０のＮｒａｎｇｅで生じるピーク、及び２の角度インデックス２を図示する。４ｃｍのレンジ解像度のレーダー装置１００では、５０のＮｒａｎｇｅは、５０×４＝２００ｃｍのレンジに対応する。同様に、２の角度インデックスは、ｓｉｎ（２×２／レシーバの数）＝３０度の方位角角度に対応する。
図５は、一実施例に従った、レーダー装置のオペレーションの方法を図示するためのフローチャートである。工程５０２で、複数のチャープが生成される。一例において、フレームはＮチャープを含み、Ｎは整数である。工程５０４で、複数のデジタル信号が、チャープの一つに対応して生成される。複数のチャープは、一つ又は複数の障害物により拡散され、各チャープに対して、複数の拡散された信号が生成される。例えば、図１に図示されるレーダー装置１００は複数のレシーバを含む。各チャープに対して、レシーバは、拡散された信号を受信する。レシーバの各々が、拡散された信号の一つを受信し、デジタル信号を生成する。
工程５０６で、チャープに対応する複素サンプルのマトリックスが、チャープに対応して生成されるデジタル信号に対してレンジＦＦＴ（高速フーリエ変換）及び角度ＦＦＴを実施することにより生成される。図１において図示されるプロセッサ１２０などのプロセッサが、レシーバの各々からデジタル信号を受信する。デジタル信号はチャープに対応する。プロセッサは、レシーバから受信したデジタル信号に対してレンジＦＦＴ及び角度ＦＦＴを実施して、複素サンプルのマトリックスに対応するチャープが生成される。
工程５０８で、二次元画像を生成するため、チャープの各々に対応する複素サンプルのマトリックスが、ノンコヒーレントに累積される。プロセッサは、二次元画像から一つ又は複数の障害物のレンジ及び角度を判定する。複数チャープにわたるデータのノンコヒーレント累積は、レーダー装置の信号対雑音比（ＳＲ）を増大させるように働く。
本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に変形が成され得、他の実施例が可能である。

Claims (20)

  1. レーダー装置であって、
    第１のチャープを送信するように構成されるトランスミッタであって、前記第１のチャープが一つ又は複数の障害物により拡散されて、第１の複数の拡散信号を生成する、前記トランスミッタ、
    前記第１の複数の拡散信号を受信するように構成される複数のレシーバであって、前記複数のレシーバの各レシーバが、前記第１の複数の拡散信号の或る拡散信号に応答してデジタル信号を生成するように構成される、前記複数のレシーバ、及び
    前記複数のレシーバに結合され、前記複数のレシーバから前記デジタル信号を受信するように構成される、プロセッサであって、複素サンプルの第１のマトリックスを生成するため、前記複数のレシーバから受信された前記デジタル信号に対してレンジＦＦＴ（高速フーリエ変換）及び角度ＦＦＴを実施するように構成される、前記プロセッサ、
    を含む、レーダー装置。
  2. 請求項１に記載のレーダー装置であって、前記プロセッサが、前記第１のチャープに対応する第１の出力データを生成するため、複素サンプルの前記第１のマトリックスに対して非線形演算を実施するように構成され、第２のチャープに対応する第２の出力データを生成するため、複素サンプルの第２のマトリックスに対して前記非線形演算を実施するように構成される、レーダー装置。
  3. 請求項２に記載のレーダー装置であって、前記プロセッサが、二次元画像を生成するため、前記第１の出力データ及び前記第２の出力データを加算するように構成される、レーダー装置。
  4. 請求項２に記載のレーダー装置であって、前記プロセッサが、二次元画像を生成するため、前記第１の出力データ及び前記第２の出力データの重み付された平均を加算するように構成される、レーダー装置。
  5. 請求項１に記載のレーダー装置であって、前記プロセッサが、前記二次元画像から前記一つ又は複数の障害物のレンジ及び角度を判定するように構成される、レーダー装置。
  6. 請求項１に記載のレーダー装置であって、前記トランスミッタが、
    前記第１のチャープを生成するように構成される局部発振器、及び
    前記局部発振器に結合され、前記第１のチャープを送信するように構成される、送信アンテナ、
    を含む、レーダー装置。
  7. 請求項１に記載のレーダー装置であって、前記複数のレシーバの各レシーバが、
    前記複数の拡散信号のうちの前記拡散信号を受信するように構成される受信アンテナ、
    増幅された拡散信号を生成するため、前記拡散信号を増幅するように構成される低雑音アンプ（ＬＮＡ）、
    前記ＬＮＡ及び前記局部発振器に結合されるミキサであって、ＩＦ（中間周波数）信号を生成するため、前記増幅された拡散信号及び前記第１のチャープをミキシングするように構成される、前記ミキサ、
    前記ミキサに結合され、フィルタされたＩＦ信号を前記ＩＦ信号から生成するように構成される、ＩＦフィルタ、及び
    前記ＩＦフィルタに結合され、前記デジタル信号を生成するため、前記フィルタされたＩＦ信号をサンプリングするように構成される、ＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）、
    を含む、レーダー装置。
  8. レーダー装置であって、
    複数のチャープを送信するように構成されるトランスミッタであって、前記複数のチャープが一つ又は複数の障害物により拡散されて、複数の拡散信号を生成する、前記トランスミッタ、
    前記複数の拡散信号を受信するように構成される複数のレシーバであって、前記複数のレシーバの各レシーバが、前記複数の拡散信号の或る拡散信号に応答してデジタル信号を生成するように構成される、前記複数のレシーバ、及び
    前記複数のレシーバに結合され、各レシーバから前記デジタル信号を受信するように構成される、プロセッサ、
    を含み、
    前記プロセッサが、
    前記複数のレシーバの各レシーバから前記デジタル信号を受信するように構成され、各レシーバからの前記デジタル信号が、前記複数のチャープのうちの或るチャープに対応しており、
    前記チャープに対応する複素サンプルのマトリックスを生成するため、前記複数のレシーバから受信された前記デジタル信号に対してレンジＦＦＴ（高速フーリエ変換）及び角度ＦＦＴを実施するように構成され、及び、
    二次元画像を生成するため、前記複数のチャープの各チャープに対応する複素サンプルのマトリックスをノンコヒーレントに累積するように構成される、
    レーダー装置。
  9. 請求項８に記載のレーダー装置であって、複素サンプルの前記マトリックスをノンコヒーレントに累積することが、
    出力データを生成するため、前記複数のチャープのうちの或るチャープに対応して生成される、複素サンプルのマトリックスに対して非線形演算を実施すること、
    前記出力データを二次メモリにストアすること、
    前記出力データと、前記複数のチャープの各チャープに対応して生成される複素サンプルのマトリックスに対して前記非線形演算を実施することによるデータとを加算することによって二次メモリの前記出力データを更新することであって、前記出力データを更新することにより最終データが生成されること、及び
    前記最終データから前記二次元画像を生成すること、
    を更に含む、レーダー装置。
  10. 請求項８に記載のレーダー装置であって、複素サンプルの前記マトリックスをノンコヒーレントに累積することが、
    出力データを生成するため、前記複数のチャープのうちの或るチャープに対応して生成される、複素サンプルのマトリックスに対して非線形演算を実施すること、
    前記出力データを二次メモリにストアすること、
    前記出力データと、前記複数のチャープの各チャープに対応して生成される複素サンプルのマトリックスに対して前記非線形演算を実施することによるデータとの重み付された平均を順次加算することによって二次メモリにおける前記出力データを更新することであって、前記出力データを更新することにより最終データが生成されること、及び
    前記最終データから前記二次元画像を生成すること、
    を更に含む、レーダー装置。
  11. 請求項８に記載のレーダー装置であって、前記プロセッサが、前記二次元画像から前記一つ又は複数の障害物のレンジ及び角度を判定するように構成される、レーダー装置。
  12. 方法であって、
    第１のチャープに応答して第１の複数のデジタル信号を生成すること、
    複素サンプルの第１のマトリックスを生成するため、前記第１の複数のデジタル信号に対してレンジＦＦＴ（高速フーリエ変換）及び角度ＦＦＴを実施すること、
    第１の出力データを生成するため、複素サンプルの前記第１のマトリックスに対して非線形演算を実施すること、
    第２のチャープに応答して第２の複数のデジタル信号を生成すること、
    複素サンプルの第２のマトリックスを生成するため、前記第２の複数のデジタル信号に対してレンジＦＦＴ及び角度ＦＦＴを実施すること、
    第２の出力データを生成するため、複素サンプルの前記第２のマトリックスに対して前記非線形演算を実施すること、
    前記第１の出力データ及び前記第２の出力データから二次元画像を生成すること、及び
    前記二次元画像から一つ又は複数の障害物のレンジ及び角度を判定すること、
    を含む、方法。
  13. 請求項１２に記載の方法であって、前記二次元画像を生成することが、前記第１の出力データ及び前記第２の出力データを加算することを更に含む、方法。
  14. 請求項１２に記載の方法であって、前記二次元画像を生成することが、前記第１の出力データ及び前記第２の出力データの重み付された平均を加算することを更に含む、方法。
  15. 請求項１２に記載の方法であって、更に、
    前記第１のチャープを送信することであって、前記第１のチャープが、前記一つ又は複数の障害物により拡散されて第１の複数の拡散信号を生成すること、
    前記第１の複数の拡散信号から前記第１の複数のデジタル信号を生成すること、
    前記第２のチャープを送信することであって、前記第２のチャープが、前記一つ又は複数の障害物により拡散されて第２の複数の拡散信号を生成すること、及び
    前記第２の複数の拡散信号から前記第２の複数のデジタル信号を生成すること、
    を含む、方法。
  16. 方法であって、
    複数のチャープを生成すること、
    前記複数のチャープのうちの或るチャープに対応する複数のデジタル信号を生成すること、
    前記チャープに対応して生成される前記複数のデジタル信号に対してレンジＦＦＴ（高速フーリエ変換）及び角度ＦＦＴを実施することにより、前記チャープに対応する複素サンプルのマトリックスを生成すること、及び
    二次元画像を生成するため、前記複数のチャープの各チャープに対応する複素サンプルのマトリックスをノンコヒーレントに累積すること、方法。
  17. 請求項１６に記載の方法であって、複素サンプルの前記マトリックスをノンコヒーレントに累積することが、
    出力データを生成するため、前記複数のチャープのうちの或るチャープに対応して生成される、複素サンプルのマトリックスに対して非線形演算を実施すること、
    前記出力データを二次メモリにストアすること、
    前記出力データと、前記複数のチャープの各チャープに対応して生成される複素サンプルのマトリックスに対して前記非線形演算を実施することによるデータとを加算することによって二次メモリにおける前記出力データを更新することであって、前記出力データを更新することにより最終データが生成されること、及び
    前記最終データから前記二次元画像を生成すること、
    を更に含む、方法。
  18. 請求項１６に記載の方法であって、複素サンプルの前記マトリックスをノンコヒーレントに累積することが、
    出力データを生成するため、前記複数のチャープのうちの或るチャープに対応して生成される、複素サンプルのマトリックスに対して非線形演算を実施すること、
    前記出力データを二次メモリにストアすること、
    前記出力データと、前記複数のチャープの各チャープに対応して生成される複素サンプルのマトリックスに対して前記非線形演算を実施することによるデータとの重み付された平均を順次加算することによって二次メモリにおける前記出力データを更新することであって、前記出力データを更新することにより最終データが生成されること、及び
    前記最終データから前記二次元画像を生成すること、
    を更に含む、方法。
  19. 請求項１６に記載の方法であって、前記二次元画像から前記一つ又は複数の障害物のレンジ及び角度を判定することを更に含む、方法。
  20. 請求項１６に記載の方法であって、更に、
    前記複数のチャープを送信することであって、前記複数のチャープのうちの一つのチャープが、前記一つ又は複数の障害物により拡散されて、複数の拡散信号を生成すること、及び
    前記複数の拡散信号から前記チャープに対応する前記複数のデジタル信号を生成すること、
    を含む、方法。
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