JP2020509390A - レーダ標的の横方向相対速度成分を算出するための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
同一に変調された送信信号を、所定数の送信素子を有する送信装置によって、所定の測定時間中にレーダ装置の所定の検出範囲内に周期的に送信するステップと、
レーダ標的で反射された少なくとも1つのレーダ受信信号を、所定数の受信素子を有する受信装置によって受信するステップと、
受信されたレーダ受信信号を、受信されたレーダ受信信号のアナログデジタル変換および評価装置に伝送するステップと、
送信素子および受信素子から成るそれぞれの組み合わせのためのデジタル測定値のそれぞれ1つの速度距離スペクトルを生成するための二次元フーリエ変換を実施するステップと、
速度距離スペクトルの振幅スペクトル内の所定の最高値を基にレーダ標的の少なくとも1つの標的反射を検出するステップと、
レーダ装置からのレーダ標的の距離、およびレーダ装置に対して相対的な半径方向速度成分を、速度距離スペクトルから算出するステップと、
アンテナに対して相対的なレーダ標的の少なくとも1つの角度を決定するステップと、
横方向速度成分が算出されるべきレーダ標的を選択するステップと、
このような形式で選択されたレーダ標的の標的反射の逆フーリエ変換を実施するステップと、
変換された測定値からレーダ標的の横方向速度成分を算出するステップと、
を有している。
送信装置を有していて、この送信装置が、同一に変調されたレーダ送信信号を所定の測定時間中にレーダ装置の所定の検出範囲内に周期的に送信することを実施するように構成された所定数の送信素子を備えており、
受信装置を有していて、この受信装置が、レーダ標的で反射された少なくとも1つのレーダ受信信号の受信を実施するように構成された所定数の受信素子を備えており、
処理装置を有していて、この処理装置は、受信されたレーダ受信信号のアナログデジタル変換を実施し、デジタル測定値の速度距離スペクトルを生成するための二次元フーリエ変換を実施し、速度距離スペクトルの振幅スペクトル内の所定の最高値を基にレーダ標的の少なくとも1つの標的反射の検出を実施し、アンテナからのレーダ標的の距離およびアンテナに対して相対的な半径方向速度成分を、速度距離スペクトルから算出することを実施し、アンテナに対して相対的なレーダ標的の少なくとも1つの角度の決定を実施するように、構成されており、
この場合、横方向速度成分が推定されるべきレーダ標的を除くすべての標的反射および妨害が抑制され、
この場合、このような形式で選択されたレーダ標的の標的反射のために、逆フーリエ変換が実施され、変換された測定値からレーダ標的の横方向速度成分が算出される。
Δrバー… 全測定時間に亘る距離変化の平均値
vq… 横方向速度(横方向の速度成分)
r(t)… 測定時間に亘る距離(ランプからランプ)
Δφ(t)… 時間の経過に伴う方位角および仰角の変化
ve… 横方向速度から得られた半径方向の速度成分
ae… 横方向速度から得られた半径方向の加速度成分
r0… 時点t=0sにおける最小の標的距離。
これによって、横方向の速度成分の算出が、簡単な数理モデルに基づいて実施され得る。
Q… 方位角および仰角における横方向速度成分の品質関数
vqa… 方位角における横方向速度成分
vqe… 仰角における横方向速度成分
k… 波数
am… 仮想の受信チャンネル(送信チャンネルと受信チャンネルとから成る組み合わせ)の数に相当する書き込みを有するベクトル
Ac… 校正マトリックス
m… 時間の指数
rm… 時点tmにおけるすべての受信チャンネルに対する標的距離のベクトル
ωd… 推定されたドップラー角振動数
rバー… 測定区間内の平均的な標的間隔
TRR… ランプ信号間の時間間隔
Δβm… 時点tmにおける測定信号の位相位置の変化
XT m … 実際に横方向速度が推定されるべき物理的標的の、できるだけ反射(ピーク)の信号成分だけを含有する、時点tmにおける予め処理され選択された逆フーリエ変換測定信号を有する転置されたベクトル。
b… 見やすさを改善するための補助パラメータ
r0… 測定時間の中央での(時点t=0での)レーダ標的の最小距離
Δr(t)… レーダ標的の時間的な距離変化
vq… 方位角方向または仰角方向における横方向速度
ve… 横方向速度から得られた、角度に依存する相対速度の半径方向成分
ae… 横方向速度から得られた、角度に依存する半径方向の加速度成分
Δφ… 方位角方向または仰角方向の若しくは両方向から成る一次結合の角度変化。
Q… 方位角および仰角における横方向速度成分の品質関数
vqa… 方位角における横方向速度成分
vqe… 仰角における横方向速度成分
k… 波数
am… 仮想の受信チャンネル(送信チャンネルおよび受信チャンネルの組み合わせ)の数に相当する書き込みを有するベクトル
Ac… 校正マトリックス
m… ランプ指数若しくはランプからランプへの時間の指数
rm… 時点tmにおけるすべての受信チャンネルとの標的距離のベクトル
ωd… 推定されたドップラー角振動数
rバー… 測定区間内の平均的な標的間隔
TRR… ランプ信号間の時間的間隔
Δφm… 時点tmにおける方位角および/または仰角の変化
XT m … 実際に横方向速度が推定されるべき物理的標的の、できるだけ反射(ピーク)の信号成分だけを含有する、時点tmにおける予め処理され選択された逆フーリエ変換測定信号を有する転置されたベクトル。
2,20 受信装置
10,20 アンテナ
30 評価装置、処理装置
100 レーダ装置
200 レーダ標的
300,310,320,330,331,340,350,360,370 ステップ
Claims (13)
- レーダ装置(100)を用いて少なくとも1つのレーダ標的(200)の横方向の速度成分を算出するための方法において、
同一に変調された送信信号を、所定数の送信素子を有する送信装置(1,10)によって、所定の測定時間(Tmeas)中に前記レーダ装置(100)の所定の検出範囲内に周期的に送信するステップと、
前記レーダ標的(200)で反射された少なくとも1つのレーダ受信信号を、所定数の受信素子を有する受信装置(2,20)によって受信するステップと、
受信されたレーダ受信信号を、該受信されたレーダ受信信号のアナログデジタル変換器および評価装置(30)に伝送するステップと、
送信素子および受信素子から成るそれぞれの組み合わせのためのデジタル測定値のそれぞれ1つの速度距離スペクトルを生成するための二次元フーリエ変換を実施するステップと、
前記速度距離スペクトルの振幅スペクトル内の所定の最高値を基に前記レーダ標的(200)の少なくとも1つの標的反射を検出するステップと、
前記レーダ装置(100)からの前記レーダ標的(200)の距離、および前記レーダ装置(100)に対して相対的な半径方向速度成分を、前記速度距離スペクトルから算出するステップと、
アンテナ(10,20)に対して相対的な前記レーダ標的(200)の少なくとも1つの角度を決定するステップと、
前記横方向速度成分が算出されるべき前記レーダ標的(200)を選択するステップと、
このような形式で選択された前記レーダ標的(200)の標的反射の逆フーリエ変換を実施するステップと、
前記変換された測定値から前記レーダ標的(200)の横方向速度成分を算出するステップと、
有する、少なくとも1つのレーダ標的の横方向速度成分を算出するための方法。 - 前記同一に変調された送信信号が、ランプ状に周波数変調されたレーダ信号または非線形のランプ信号または周期的なパルス信号またはOFDM信号である、請求項1記載の方法。
- 前記少なくとも1つのレーダ標的(200)の前記横方向速度成分を、方位角方向および/または仰角方向で算出する、請求項1または2記載の方法。
- 前記横方向速度成分の推定を、次の数学的関係を用いて品質関数(Q)の最大化によって算出し:
Q… 方位角および仰角における横方向速度成分の品質関数
vqa… 方位角における横方向速度成分
vqe… 仰角における横方向速度成分
k… 波数
am… 仮想の受信チャンネル(送信チャンネルと受信チャンネルとから成る組み合わせ)の数に相当する書き込みを有するベクトル
Ac… 校正マトリックス
m… 時間tmの指数
rm… 時点tmにおけるすべての受信チャンネルとの標的距離のベクトル
ωd… 推定されたドップラー角振動数
rバー… 測定区間内の平均的な標的間隔
TRR… ランプ信号間の時間的間隔
Δβm… 時点tmにおける測定信号の位相位置の変化
XT m … 実際に横方向速度が推定されるべき物理的標的の、できるだけ反射(ピーク)の信号成分だけを含有する、時点tmにおける予め処理され選択された逆フーリエ変換測定信号を有する転置されたベクトル、
請求項4記載の方法。 - 標的反射信号の選択および再構成を、角度スペクトルを介して実施し、標的反射位置を方位角および/または仰角を介して互いに分離する、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
- 前記レーダ標的(200)を算出するために、前記横方向速度を有する検出範囲を、前記検出範囲内の前記品質関数が凸状でありしかも前記検出範囲が完全にスキャニングされないように選択する、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
- 前記方法を用途に応じて、選択された前記レーダ標的(200)のために実施する、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
- 前記方法を、トラッキングに基づく方法のために使用する、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
- 請求項1から9までのいずれか1項記載の方法の使用法において、前記方法を、落ちてくる対象物を警告し、かつ/またはこの対象物との衝突を回避し、かつ/またはその結果発生する少なくとも事故の深刻さを最小にするシステムのために使用する使用法。
- レーダ装置(100)を用いて少なくとも1つのレーダ標的(200)の横方向速度成分を算出するための装置において、
送信装置(1,10)を有していて、該送信装置(1,10)が、同一に変調されたレーダ送信信号を所定の測定時間(Tmeas)中に前記レーダ装置(100)の所定の検出範囲内に周期的に送信することを実施するように構成された所定数の送信素子を備えており、
受信装置(2,20)を有していて、該受信装置(2,20)が、前記レーダ標的(200)で反射された少なくとも1つのレーダ受信信号の受信を実施するように構成された所定数の受信素子を備えており、
処理装置(30)を有していて、該処理装置(30)は、受信されたレーダ受信信号のアナログデジタル変換を実施し、デジタル測定値の速度距離スペクトルを生成するための二次元フーリエ変換を実施し、前記速度距離スペクトルの振幅スペクトル内の所定の最高値に基づいて前記レーダ標的(200)の少なくとも1つの標的反射の検出を実施し、前記アンテナ(10,20)からの前記レーダ標的(200)の距離および前記アンテナ(10,20)に対して相対的な半径方向速度成分を前記速度距離スペクトルから算出することを実施し、前記アンテナ(10,20)に対して相対的な前記レーダ標的(200)の少なくとも1つの角度の決定を実施するように、構成されており、
前記横方向速度成分が推定されるべき前記レーダ標的(200)を除くすべての標的反射および妨害が抑制され、
このような形式で選択された前記レーダ標的(200)の標的反射のために、ドップラー方向で逆フーリエ変換が実施され、変換された測定値から前記レーダ標的(200)の横方向速度成分を算出する、
少なくとも1つのレーダ標的(200)の横方向速度成分を算出するための装置。 - 請求項11記載の装置の使用法において、前記装置が、落ちてくる対象物を警告し、かつ/または落ちてくる対象物との衝突を回避し、かつ/またはその結果発生する、少なくとも事故の深刻さを最小にするために構成されていることを特徴とする、請求項11記載の装置の使用法。
- コンピュータプログラム製品において、前記コンピュータプログラム製品がレーダ装置(100)で実行されるかまたはコンピュータ読み取り可能なデータ記憶媒体に記憶されているときに、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法を実施するためのプログラムコード手段を有している、コンピュータプログラム製品。
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