JP2021063809A - レーダーシステムのレーダー信号を処理する方法およびレーダーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のアンテナを備えたレーダーシステムのレーダー信号を処理する方法を提供する。【解決手段】各時間ベースレーダー信号が関連付けられたアンテナによって受信されたレーダー信号に基づく複数の時間ベースレーダー信号を発生させ、各時間ベースレーダー信号を周波数ベースレーダー信号へ変換し、各周波数ベースレーダー信号が周波数ベース値および関連付けられた強度値の複数の対を含む、複数の周波数ベースレーダー信号を形成し、１つの時間ベースレーダー信号に対応する１つの周波数ベースレーダー信号の周波数ベース値および強度値を記憶し、１つの周波数ベースレーダー信号の対応する強度値に基づいて、別の複数の周波数ベースレーダー信号の複数の強度値の各強度値を記憶し、複数の周波数ベースレーダー信号の他の周波数ベースレーダー信号の強度値の記憶された表現は、対応する記憶された強度値よりも少ないビットを有する。【選択図】図５

Description

種々の実施形態は、概して、レーダーシステムのレーダー信号を処理する方法およびレーダーシステムに関する。

レーダーシステムは、典型的には、少なくとも一時的に記憶される必要のある大量の処理データを発生させる。メモリに大きなコストがかかるため、通常、レーダーデータには信号圧縮が適用される。

米国特許出願公開第２０１６／００３３６３１号明細書には、レーダーデータを圧縮する方法が記載されている。所与のアンテナに対する離散化されたデータを提供する第１段階の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が完了した後、圧縮が適用され、ここでは、離散化されたデータのうちの少なくともいくつかのビンに対して、少なくとも１つの冗長符号ビットが排除された、低減されたデータセットが記憶される。このことは、同じアンテナで受信されたデータに対して圧縮が行われることを意味する。

図１にこのことが示されている。４つのアンテナＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４の離散化された周波数ベースレーダーデータが、レンジビンまたはドップラービンを表す番号づけされたボックスとして示されている。（レンジビンまたはドップラービンを横断する）圧縮方向が、破線のボックス１０２で表されている。ドップラーは目標物の速度を表しており、レンジは目標物とレーダーアンテナとの間の距離を表している。

真の信号圧縮が可能となる一方で、当該手法は欠点を有する場合もある。

主たる欠点は感度の損失が生じうることであり、当該損失は、複数の目標物が存在する場合に特に関心事となりうる（「目標物」なる語はレーダーシステムの到達可能なレンジ内にある対象物をいうことができる）。例えば、目標物のうちの１つが長い距離（レンジとも称される）にあり、大きな断面積を有する場合がある。当該目標物は例えば自動車またはバスでありうる。これにより、高い周波数で大きな振幅の信号が発生しうる。

複数のレンジビンを横断する圧縮がなされるとき、本来的に、高い周波数および大きな振幅の信号が、例えば歩行者によって発生しうる、より小さい振幅の信号をマスクしてしまうことがある。

図６Ａには、高い周波数および大きな振幅の信号が他の無関係のビンを損なうケースが示されている。周波数ベースレーダーデータの圧縮の結果が、ｘ方向に沿ったレンジビンとｙ方向に沿ったチャープカウントとを有する、２次元のグレースケール画像６００として示されている。強度がグレースケールとして表現されており、ここでは、全体として、より明るいグレーがより高い強度を表現している。ただし、６６０が付された黒い領域は最も高い強度を表している。６６０が付されたビンは、真の高強度信号を有している。６６２で表されているのは、偽の高強度信号（または過負荷となった信号）を有する、ビン６６０の高い強度の信号で損なわれたビンである。当該ビンに、真の、例えばより低い強度の信号が存在したとしても、検出されない。

このことは、歩行者または類似の小さな目標物の検出がより複雑となりうることを意味する。

複数のアンテナを備えたレーダーシステムのレーダー信号を処理する方法を提供する。当該方法は、各時間ベースレーダー信号が複数のアンテナのうちの関連付けられたアンテナによって受信されたレーダー信号に基づいていてよい、複数の時間ベースレーダー信号を発生させることと、時間ベースレーダー信号の各時間ベースレーダー信号を周波数ベースレーダー信号へ変換し、これにより、各周波数ベースレーダー信号が周波数ベース値および関連付けられた強度値の複数の対を含む、複数の周波数ベースレーダー信号を形成することと、複数のアンテナのうちの１つのアンテナの１つの時間ベースレーダー信号に対応する１つの周波数ベースレーダー信号の周波数ベース値および強度値を記憶することと、１つの周波数ベースレーダー信号の対応する強度値に基づいて、別の複数の周波数ベースレーダー信号の複数の強度値の各強度値を記憶することであって、ここで、複数の周波数ベースレーダー信号の他の周波数ベースレーダー信号の強度値の記憶された表現は、対応する記憶された強度値よりも少ないビットを有することと、を含みうる。

図中、同様の参照記号は、全体的に、異なる図を通して同じ要素を指している。図面は必ずしも縮尺通りに描かれておらず、代わりに、本発明の基本方式を説明するために全体的に強調がなされている。以下の説明では、以下の図面を参照しつつ、本発明の種々の実施形態を説明する。

従来技術による、レーダーデータを圧縮する方法を示す図である。 種々の実施形態による、レーダーデータを圧縮する方法を示す図である。 動作中の、種々の実施形態によるレーダーシステムを示す概略図である。 種々の実施形態によるレーダーシステムを示す図である。 種々の実施形態による、時間ベースレーダー信号のデータキューブを示す図である。 種々の実施形態による、レーダー信号を処理する方法で発生した、複数のアンテナの周波数ベースレーダー信号を示す図である。 従来技術による、圧縮されたレーダーデータを示す図である。 種々の実施形態による、圧縮されたレーダーデータを示す図である。 種々の実施形態による、レーダー信号を処理する方法を示すフローチャートである。 種々の実施形態による、レーダー信号を処理する方法を示す図である。

以下の詳細な説明は、例示のために本発明を実施しうる特定の詳細および実施形態を示す添付の図面を参照している。

「例示の」なる語は、本明細書においては、「例、事例または例示として用いる」ことを意味するものとして使用している。本明細書に説明しているいずれの実施形態または設計形態も、必ずしも他の実施形態または設計形態を上回る有意性または利点を有すると考えられるものではない。

開示の種々の態様は、装置に対して、また方法に対して提供されている。装置の基本的な特性は方法の基本的な特性にも当てはまり、また逆に方法の基本的な特性は装置の基本的な特性にも当てはまることを理解されたい。したがって、簡明性のために、こうした特性の二重の説明は省略したところがある。

メモリにおける信号圧縮、言い換えれば、元の表現よりも少ないビットを有する表現を用いた信号の記憶は、レーダーシステムのためのコスト上の競争力ある手段を可能にすることにとって重要でありうる。

アンテナによって受信されうるレーダー信号は、時間の関数としての強度を有しうる。当該強度はアナログ信号として受信可能であり、記憶およびさらなる処理のためにデジタル数値に変換可能である。最近まで、レーダー信号用のフォーマットは整数または分数であった。新たなコンピューティングユニットは浮動小数点を支援可能であり、これにより、圧縮方法、すなわちレーダーのための新たな圧縮方法が要求可能となっている。

種々の実施形態において、レーダーデータの圧縮は、単一のアンテナの「内部」において（例えば複数のレンジビンまたは複数のドップラービンに対して）ではなく、複数のアンテナを横断して実行可能である。複数のアンテナ間の間隔が充分に小さい場合、このことは、圧縮中に関連付けられるべき値が種々の実施形態においてより類似し、よって、圧縮中に関連付けられた値が従来技術よりも相互に近似することを意味する。

例えば、周波数ベースレーダー信号は、例えば強度対レンジにつき、相互にきわめて小さい、例えば数ミリメートルの間隔を有する複数のアンテナに対して実質的に同じでありうる。複数のアンテナのうちの１つのアンテナの周波数ベースレーダー信号は、到達可能なレンジ内にある対象物（目標物）の数および／または対象物（目標物）のサイズおよび／または目標物の速度にかかわらず、複数のアンテナのうちの別のアンテナの対応する信号から、実質的に雑音のみによって区別されうる。

種々の実施形態では、変換の結果、例えばアンテナのそれぞれに対する関連付けられた強度を有する離散化されたレンジを生じうる、複数のアンテナを横断するＦＦＴの結果が、続いて、単一のもしくはきわめて少数のＦＦＴレンジに対する圧縮データによって圧縮可能となる。特に、種々の実施形態では、アンテナのうちの第１のアンテナ、すなわちレンジビンのうちの１つに対しては、全数のビットを要求する関連付けられた強度の表現が記憶可能となるが、他のアンテナのうちの第２のアンテナに対しては、より少ないビットを要求するレンジビンに関連付けられた強度の表現が記憶可能となる。第２のアンテナの強度の表現は、第１のアンテナに基づくと理解されるので、より少ないビットを要求するだけでよい。これはすべてのレンジビンに適用可能であり、第３のアンテナ、第４のアンテナ等のすべてのレンジビンについても同様である。

図３Ａには、動作中の、種々の実施形態によるレーダーシステム３００の概略図が示されており、図３Ｂには、種々の実施形態によるレーダーシステム３００の写真が示されている。

図３Ａから見て取れるように、レーダーシステム３００は、複数のアンテナＲＸ、特にＲＸ１，ＲＸ２，…ＲＸｎを含みうる。アンテナＲＸは、レーダー信号３３４を受信するように構成可能であり、したがって受信器と称されることもある。種々の実施形態では、例えば図３Ｂに示されている１つまたは複数の送信アンテナＴＸは、レーダーシステム３００内に別個に設けられていてよい。種々の実施形態（図示せず）では、組み合わされた送受信アンテナを設けることもできる。

図３Ａでは、第２のアンテナＲＸ２によって受信された信号３３４のみが目標物３３０からの反射に由来することが示されている。しかし、典型的なレーダー用途、特に種々の実施形態につき（例えば自動車産業において）考察される用途では、目標物３３０までの距離Ｌは、目標物３３０が検出可能なレンジ内にある場合、すべてのアンテナＲＸが目標物３３０から反射されたレーダー信号３３４を受信しうる、隣接したアンテナＲＸ間の間隔ｄよりも格段に大きくなりうる。例えば、自動車産業におけるレーダーシステム３００は、典型的にはλ＝７７ＧＨｚの波長で動作する。したがって、典型的には、アンテナ（受信器）ＲＸ間の間隔ｄは、約λ／２、すなわち約２ｍｍであってよい。図３Ｂには、隣接するアンテナＲＸ間、例えば図示しているように、アンテナＲＸ３とアンテナＲＸ４との間に約２ｍｍの間隔ｄを有するレーダーシステム３００が示されている。距離Ｌは、典型的には約２ｍ以上であってよく、言い換えれば、Ｌはｄのおおよそ１０００倍以上であってよい。

種々の実施形態では、目標物３３０から反射されたレーダー信号３３４は、レーダーシステム３００内に由来しうる。少なくとも１つの送信器ＴＸが、（図示しない）送信されたレーダー信号を送信した可能性があり、その一部が目標物３３０によって反射されている。反射された部分の一部がレーダーシステム３００へ反射されており、受信されたレーダー信号３３４としてアンテナＲＸによって受信可能となる。

送信されたレーダー信号は、複数のチャープを含みうる。各チャープは、時間に関して単調に増大する（または代替的に単調に低下する）周波数を有する信号であってよい。

レーダーシステム３００は、当該レーダーシステム３００の動作を制御するように構成可能な少なくとも１つのプロセッサ３３２（図３Ｂを参照）を含みうる。例えば、プロセッサ３３２は、（例えば複数のチャープの送信のために）送信器ＴＸおよびアンテナＲＸを制御するように構成可能である。プロセッサ３３２はさらに、受信されたレーダー信号３３４を処理するように構成可能である。

レーダーシステムはさらに、メモリを含むことができる。

レーダーシステム３００、例えば少なくとも１つのプロセッサ３３２は、受信されたレーダー信号３３４から、時間に関して強度が変化する時間ベースレーダー信号４００を発生させるように構成可能である。

図４には、こうした時間ベースレーダー信号４００が示されている。種々の実施形態では、時間ベースレーダー信号は、１つの軸線（例えばｚ軸）に沿った複数のアンテナＲＸ、第２の軸線（例えばｘ軸）に沿った時間（「サンプル」として示されている）を有するデータキューブであってよい。レーダーシステム３００は、複数のチャープを供給するように構成可能であり、チャープのそれぞれに対し、時間依存性の強度信号（強度は３次元ピクセルのそれぞれに対して記録された値であってよい）を、時間の関数としてアンテナＲＸのそれぞれに対して記録することができる。したがって、ｙ軸に沿った各ラインで、チャープのうちいずれか１つに対する時間依存性のレーダー信号が記録可能となる。全サンプリング時間、すなわち最大サンプリング値は、チャープの長さに対応させることができる。

時間上の所与の点で受信された反射信号３３４の周波数は、目標物３３０までの距離Ｌに依存しうる。すなわち、送信器ＴＸによって送信された所与の周波数の信号は、信号が目標物３３０まで（光速で）走行してアンテナＲＸに戻るのに必要な時間の後、受信可能となる。

このことは、時間ベースレーダー信号から周波数ベースレーダー信号への変換により、レーダーシステム３００から目標物３３０までの距離に関する情報が得られることを意味する。さらに、例えばさらなる処理後、周波数ベースレーダー信号の例えばドップラー分析により、レーダーシステム３００と目標物３３０との相対運動に関する情報が得られる。

レーダーシステム３００は、時間ベースレーダー信号４００を周波数ベースレーダー信号へ変換するように構成可能である。複数のチャープのそれぞれに対して、また複数のアンテナＲＸのそれぞれに対して、個々の周波数ベースレーダー信号ＲＸｎＣｍｆを発生させることができ、ここでｎはアンテナＲＸの数のプレースホルダであり、ｍはチャープ番号のプレースホルダである。

図５には、周波数ベースレーダー信号ＲＸ１Ｃ１ｆ，ＲＸ２Ｃ１ｆ，ＲＸ３Ｃ１ｆ（および他のいくつかの番号が付されていない信号）、言い換えれば、１つのチャープと複数のアンテナＲＸとに対する周波数ベースレーダー信号が示されている。時間ベースレーダー信号４００から周波数ベースレーダー信号ＲＸｎＣｍｆへの変換は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって行った。ＦＦＴに代えてもしくはこれに加えて、他の公知の周波数変換法も、時間ベースレーダー信号の変換に適用可能である（例えばドップラー分析）。周波数ベースレーダー信号ＲＸｎＣｍｆでは、ｘ軸に沿って延在する周波数が走査された距離と等価であるので、周波数軸には、サンプリングされたレンジＲが単位メートルで示されている。ｙ軸は、任意の対数単位での強度を有する。

図５から見て取れるように、種々のアンテナ（受信器）はそのそれぞれが種々のグレースケールで表現されており、きわめて類似したスペクトルを有する。このことは、すべてのアンテナＲＸに対して強度が高い（かつほぼ同一である）、おおよそ１ｍからおおよそ６ｍまでの領域５５０において、特に明瞭である。これは、目標物３３０が検出される領域である。高強度を有するレンジの外側、例えば領域５５２では、すべてのアンテナＲＸが実質的に同等の量の雑音を示している（スペクトルの対数スケールに注意されたい）。

よって、図５から、周波数ベースレーダー信号ＲＸｎＣｍｆの振幅が、それぞれの単一のＲＸチャネルの内部において、つまり、周波数（またはそれぞれのレンジＲ）チャネルを横断する場合よりも、或るアンテナから次のアンテナへとすなわちアンテナＲＸチャネルを横断する場合において、僅かしか変化しないことが理解されうる。

種々の実施形態では、上述したように、レーダー信号３００、例えばプロセッサ３３２は、（各単一のアンテナＲＸのスペクトルではなく）アンテナを横断するデータ圧縮を行うように構成可能であり、これは、レンジ次元におけるレンジにわたる圧縮またはドップラー次元におけるドップラービンにわたる圧縮を意味する。

種々の実施形態では、レーダーシステム３００、例えばプロセッサ３３２は、同じ周波数ベースレーダー信号ＲＸｎＣｍｆ（例えばＦＦＴ、例えばレンジまたはドップラー）を例えばメモリに記憶するように構成可能であり、さらにアンテナＲＸ次元のみにおいて圧縮を行うように構成可能である。

周波数ベースレーダー信号ＲＸｎＣｍｆは、種々の実施形態では、周波数（レンジ）次元に沿って離散化することができる（図７を参照）。複数のアンテナＲＸのそれぞれに対して、周波数ベースレーダー信号ＲＸｎＣｍｆを同じビンへと離散化することができる。これにより、後に詳述するように、アンテナＲＸ次元を横断する圧縮を行うことができる。このことは、種々の実施形態において、単一の周波数ビンに対して行うことができる。その結果、「ウォッシュアウト」（例えば過負荷）信号の確率を低減することができるので、高い周波数および大きな振幅の信号がより小さな振幅の信号をマスクしてしまうおそれを小さくすることができる。

種々の実施形態では、単一の周波数ビンを使用することに代えて、少数の周波数ビン、例えば２つまたは３つの隣接する周波数ビンを、圧縮に使用可能である。圧縮に使用されるビンの数は、周波数ビンの全数に比較して小さくてよく、例えば周波数ビンの１％未満、例えば周波数ビンの０．１％未満であってよい。

種々の実施形態では、限定された数のアンテナＲＸのみ、例えば４つより少ないアンテナを有する場合、圧縮は、アンテナＲＸを横断する圧縮と、周波数次元（例えばレンジまたはドップラー）に沿った圧縮と、の混合として行うことができる。例えば、当該圧縮は、２つのアンテナを横断して、付加的に例えば周波数次元に沿って行うことができる。

種々の実施形態では、周波数ベースレーダー信号ＲＸｎＣｍｆの圧縮の間に生じる損失が、例えば適切なＦＦＴバッファリングスキーマを使用することにより、図７および図８の文脈において後述するように、低減可能または回避可能である。このことにより、種々の実施形態において、周波数ベースレーダー信号ＲＸｎＣｍｆの損失なしの圧縮が可能となる。

図７には、種々の実施形態による複数のアンテナを有するレーダーシステム、例えば上述したレーダーシステムのレーダー信号を処理する方法のフローチャート７００が示されている。

当該方法は、（７１０において）各時間ベースレーダー信号が複数のアンテナのうちの関連付けられたアンテナによって受信されたレーダー信号に基づいていてよい、複数の時間ベースレーダー信号を発生させることと、（７２０において）時間ベースレーダー信号の各時間ベースレーダー信号を周波数ベースレーダー信号へ変換し、これにより、各周波数ベースレーダー信号が周波数ベース値および関連付けられた強度値の複数の対を含む、複数の周波数ベースレーダー信号を形成することと、（７３０において）複数のアンテナのうちの１つのアンテナの１つの時間ベースレーダー信号に対応する１つの周波数ベースレーダー信号の周波数ベース値および強度値を記憶することと、（７４０において）１つの周波数ベースレーダー信号の対応する強度値に基づいて、別の複数の周波数ベースレーダー信号の複数の強度値の各強度値を記憶することであって、複数の周波数ベースレーダー信号の他の周波数ベースレーダー信号の強度値の記憶された表現は、対応する記憶された強度値よりも少ないビットを有することと、を含む。

図８には、種々の実施形態による、レーダー信号を処理する方法、例えば図７の文脈において上述した方法の図が示されている。図２から図５の文脈において上述したレーダーシステム３００は、ここで示した方法を実行するように構成可能である。

上述したように、レーダーシステム３００は、複数のアンテナ（受信器）ＲＸを有しうる。図示の実施形態では、４つのアンテナＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４を設けることができる。

方法は、（７１０において）各時間ベースレーダー信号ＲＸ１Ｃｍｔ，ＲＸ２Ｃｍｔ，ＲＸ３Ｃｍｔ，ＲＸ４Ｃｍｔが複数のアンテナＲＸの関連付けられたアンテナＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４によって受信されたレーダー信号に基づいていてよい、複数の時間ベースレーダー信号ＲＸｎＣｍｔを発生させることを含みうる。

複数の時間ベースレーダー信号ＲＸｎＣｍｔは、図４の文脈において説明したように、データキューブ４００として表現することができる。

方法はさらに、（７２０において）時間ベースレーダー信号ＲＸｎＣｍｔの各時間ベースレーダー信号を周波数ベースレーダー信号へ変換し、これにより、各周波数ベースレーダー信号が周波数ベース値Ｆ（例示の実施形態ではＦ１〜Ｆｋ）および関連付けられた強度値ＲＸｎＣｍｆＩの複数の対を含む、複数の周波数ベースレーダー信号ＲＸｎＣｍｆを形成することを含みうる。言い換えれば、図８に示しているように、複数の周波数ベースレーダー信号ＲＸｎＣｍｆのそれぞれを周波数のビンＦ１〜Ｆｋへと離散化することができる。複数の周波数ベースレーダー信号ＲＸｎＣｍｆのそれぞれは、種々の実施形態において、Ｆ１〜Ｆｋの同じ周波数ビンを有する。言い換えれば、Ｆ１の値は、第１のアンテナＲＸ１の周波数ベースレーダー信号ＲＸ１Ｃｍｆと第４のアンテナＲＸ４の周波数ベースレーダー信号ＲＸ４Ｃｍｆとに対して、同じであってよい。

上述したように、変換は、種々の実施形態において、時間ベースレーダー信号のフーリエ変換または当該フーリエ変換から導出されたドップラー信号を含むことができる。

方法はさらに、（７３０において）複数のアンテナＲＸのうちの１つのアンテナＲＸ１の１つの時間ベースレーダー信号に対応する１つの周波数ベースレーダー信号ＲＸ１Ｃ１ｆＩの周波数ベース値Ｆおよび強度値ＲＸｎＣｍｆＩを記憶することを含みうる。

図８に示した例示の実施形態では、第１のアンテナＲＸ１に対応する周波数ベースレーダー信号Ｆ，ＲＸ１Ｃ１ｆＩが記憶される。しかし、他のいずれかのアンテナＲＸの周波数ベースレーダー信号を代わりに使用可能である。図８に示したように、周波数ベース値Ｆは、例えば形式につき既知のものとして記憶可能である。さらに、ｋ個の異なる周波数ビンに関連付けられた強度値に対応して、強度値ＲＸ１ＣｍｆＩすなわちＲＸ１ＣｍｆＩ（Ｆ１）〜ＲＸ１ＣｍｆＩ（Ｆｋ）が記憶可能である。

強度値ＲＸ１ＣｍｆＩは、種々の実施形態において、浮動小数点値８８０として記憶可能である。これは、当該強度値ＲＸ１ＣｍｆＩが、仮数Ｍ（有意桁とも称される）および指数Ｅとして記憶可能であることを意味する。また、浮動小数点値の底が予め定義されていない場合、底Ｂは任意に設けることができる。レーダーデータの強度値ＲＸｎＣｍｆＩが典型的には負の値を含まなくても、一般には符号ビットＳを任意に設けることができる。

方法はさらに、（７４０において）１つの周波数ベースレーダー信号ＲＸ１ＣｍｆＩの対応する強度値ＲＸ１Ｃ１ｆＩ，８８０に基づいて、別の複数の周波数ベースレーダー信号（例えばＲＸ２Ｃｍｆ，ＲＸ３Ｃｍｆ，ＲＸ４Ｃｍｆ）の複数の強度値ＲＸｎＣｍｆＩの各強度値ＲＸｎＣｍｆＩを記憶することを含むことができ、ここで、複数の周波数ベースレーダー信号のうちの他の周波数ベースレーダー信号（例えばＲＸ２Ｃ１ｆＩ，ＲＸ３Ｃ１ｆＩ，ＲＸ４Ｃ１ｆＩ）の強度値の記憶された表現８８２は、対応する記憶された強度値ＲＸ１Ｃ１ｆＩ，８８０よりも少ないビットを有する。

「１つの周波数ベースレーダー信号と他の周波数ベースレーダー信号との対応する強度値」とは、厳密に同じ周波数ベース値Ｆとの対であってよい、すなわち同じ周波数ビン内にあってよい強度値ＲＸｎＣｍｆＩ、または例えば上述したように、周波数ベース値Ｆにつき僅かに異なっていてもよい、例えば隣接する周波数ビン内もしくはこれに類似のもの内にあってよい強度値ＲＸｎＣｍｆＩである、と理解することができる。

図８の例示の実施形態では、複数の周波数ベースレーダー信号のうちの他の周波数ベースレーダー信号ＲＸ２Ｃ１ｆ，ＲＸ３Ｃ１ｆ，ＲＸ４Ｃ１ｆの強度値ＲＸ２Ｃ１ｆＩ，ＲＸ３Ｃ１ｆＩ，ＲＸ４Ｃ１ｆＩの記憶された表現のそれぞれが、別の仮数Ｍ，８８２から成るものでありうるが、指数Ｅを有さない（かつまた周波数ベース値Ｆを有さず、任意の底および／または符号を有さない）状態であり、このため、表現８８２は表現８８０よりも少ないビットを含む。

異なるアンテナＲＸの周波数ベースレーダー信号ＲＸ１Ｃ１ｆ，ＲＸ２Ｃ１ｆ，ＲＸ３Ｃ１ｆ，ＲＸ４Ｃ１ｆが相互にきわめて類似しているので、指数を排除して、なおダイナミックレンジ全体と完全な分解能とを維持することができる。これは、アンテナＲＸの１つのみ（当該例ではＲＸ１）に対して各周波数ビンに対する指数を記憶すれば充分であることを意味している。他のアンテナＲＸの周波数ベースレーダー信号ＲＸ２Ｃ１ｆ，ＲＸ３Ｃ１ｆ，ＲＸ４Ｃ１ｆの強度ＲＸ２Ｃ１ｆＩ，ＲＸ３Ｃ１ｆＩ，ＲＸ４Ｃ１ｆＩは、強度値ＲＸ２Ｃ１ｆＩ，ＲＸ３Ｃ１ｆＩ，ＲＸ４Ｃ１ｆＩのそれぞれが、他の仮数Ｍ，８８２（当該例では、ＲＸ２Ｃ１ｆＩ，ＲＸ３Ｃ１ｆＩ，ＲＸ４Ｃ１ｆＩにつき記憶されたそれぞれの仮数（もしくは各仮数）８８２）と１つの周波数ベースレーダー信号ＲＸ１Ｃ１ｆの対応する強度値ＲＸ１Ｃ１ｆＩの指数Ｅとから完全に復元可能となるように、ＲＸ１Ｃ１ｆに（かつ相互に）類似していてよい。「対応する」とは、この場合にも、例えば、第４の周波数ビンＦ４の仮数８８２に対し、対応する指数Ｅが第４の周波数ビンＦ４の指数であってよいことを意味する。

種々の実施形態では、１つの周波数ベースレーダー信号ＲＸ１Ｃ１ｆの対応する強度値ＲＸ１Ｃ１ｆＩ，８８０に基づいて、別の複数の周波数ベースレーダー信号ＲＸ２Ｃ１ｆ，ＲＸ３Ｃ１ｆ，ＲＸ４Ｃ１ｆの複数の強度値ＲＸ２Ｃ１ｆＩ，ＲＸ３Ｃ１ｆＩ，ＲＸ４Ｃ１ｆＩの各強度値を記憶することであって、ここで、複数の周波数ベースレーダー信号の他の周波数ベースレーダー信号の強度値の記憶された表現が対応する記憶された強度値よりも少ないビットを有することは、仮数Ｍを記憶する代わりに、複数の周波数ベースレーダー信号の他の周波数ベースレーダー信号ＲＸ２Ｃ１ｆ，ＲＸ３Ｃ１ｆ，ＲＸ４Ｃ１ｆのそれぞれの強度値ＲＸ２Ｃ１ｆＩ，ＲＸ３Ｃ１ｆＩ，ＲＸ４Ｃ１ｆＩと１つの周波数ベースレーダー信号ＲＸ１Ｃ１ｆの強度値ＲＸ１Ｃ１ｆＩ，８８０との間の差を記憶することを含みうる。

複数の周波数ベースレーダー信号の他の周波数ベースレーダー信号ＲＸ２Ｃ１ｆ，ＲＸ３Ｃ１ｆ，ＲＸ４Ｃ１ｆのそれぞれの強度値ＲＸ２Ｃ１ｆＩ，ＲＸ３Ｃ１ｆＩ，ＲＸ４Ｃ１ｆＩと１つの周波数ベースレーダー信号ＲＸ１Ｃ１ｆの強度値ＲＸ１Ｃ１ｆＩ，８８０との間の差を記憶することにより、ビットを節約することができる。なぜなら、異なるアンテナＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４の周波数ベースレーダー信号ＲＸ１Ｃ１ｆ，ＲＸ２Ｃ１ｆ，ＲＸ３Ｃ１ｆ，ＲＸ４Ｃ１ｆが類似しており、このため、当該差が、記憶のために格段に小さいダイナミックレンジを有し、ひいてはより少ないビットしか要求しないからである。

図６Ｂには、種々の実施形態による、レーダー信号を処理する方法の結果６０１が示されている。上述した図６Ａの対応する従来技術と同様に、周波数ベースレーダーデータの圧縮の結果が、ｘ方向に沿ったレンジビンとｙ方向に沿ったチャープカウントとを有する２次元グレースケール画像６０１として示されている。強度はグレースケールとして表現されており、ここで、元の高強度の赤色がグレースケールにおける黒に変換されている、６６０が付された黒の領域を除いて、全体としては、より明るいグレーがより高い強度を表現している。６６０の付されたビンは、真の高強度信号を有する。

図６Ｂには、アンテナＲＸ次元を横断するデータ圧縮が示されており、上述したように、アンテナ次元内での圧縮をともなう従来技術で発生するデータ損失の問題が（上述したように）大幅に改善されている。これは、図６Ｂの（過負荷のない）領域６６４と図６Ａの領域６６２とを比較した場合に特に理解しやすい。双方の結果６００，６０１は、同じレーダー信号から得られたものである。

種々の例を以下に示す。

例１は、複数のアンテナを備えたレーダーシステムのレーダー信号を処理する方法である。当該方法は、各時間ベースレーダー信号が複数のアンテナのうちの関連付けられたアンテナによって受信されたレーダー信号に基づいていてよい、複数の時間ベースレーダー信号を発生させることと、時間ベースレーダー信号の各時間ベースレーダー信号を周波数ベースレーダー信号へ変換し、これにより、各周波数ベースレーダー信号が周波数ベース値および関連付けられた強度値の複数の対を含む、複数の周波数ベースレーダー信号を形成することと、複数のアンテナのうちの１つのアンテナの１つの時間ベースレーダー信号に対応する１つの周波数ベースレーダー信号の周波数ベース値および強度値を記憶することと、１つの周波数ベースレーダー信号の対応する強度値に基づいて、別の複数の周波数ベースレーダー信号の複数の強度値の各強度値を記憶することであって、ここで、複数の周波数ベースレーダー信号の他の周波数ベースレーダー信号の強度値の記憶された表現は、対応する記憶された強度値よりも少ないビットを有することと、を含みうる。

例２では、例１の対象事項は、任意手段として、１つの周波数ベースレーダー信号と他の周波数ベースレーダー信号との対応する強度値が、それぞれ対となった周波数ベース値において一致することを含みうる。

例３では、例１または２の対象事項は、任意手段として、周波数ベースレーダー信号が、時間ベースレーダー信号のフーリエ変換、または該フーリエ変換から導出されたドップラー信号であることを含みうる。

例４では、例１から３までのいずれか１つの対象事項は、任意手段として、１つの周波数ベースレーダー信号の強度値が、それぞれ仮数および指数を含む浮動小数点値として記憶されていることを含みうる。

例５では、例４の対象事項は、任意手段として、複数の周波数ベースレーダー信号の他の周波数ベースレーダー信号の強度値の記憶された表現のそれぞれが、別の仮数から成り、強度値のそれぞれが、他の仮数と、１つの周波数ベースレーダー信号の対応する強度値の指数と、から復元可能であることを含みうる。

例６では、例４の対象事項は、任意手段として、複数の周波数ベースレーダー信号の他の周波数ベースレーダー信号の強度値の記憶された表現のそれぞれが、複数の周波数ベースレーダー信号の他の周波数ベースレーダー信号の強度値と１つの周波数ベースレーダー信号の強度値との差であることを含みうる。

例７では、例１から６までのいずれか１つの対象事項は、任意手段として、複数の時間ベースレーダー信号が、少なくとも４つの時間ベースレーダー信号を含むことを含みうる。

例８では、例１から７までのいずれか１つの対象事項は、任意手段として、受信されたレーダー信号のそれぞれが、複数のチャープを含む送信された信号の反射信号であることを含みうる。

例９では、例１から８までのいずれか１つの対象事項は、任意手段として、複数のアンテナの各対間の間隔が、周波数ベースレーダー信号が実質的に雑音のみによって相互に区別される小ささであることを含みうる。

例１０は、レーダーシステムである。当該レーダーシステムは、各アンテナがレーダー信号を受信するように構成された複数のアンテナ、メモリ、およびプロセッサを含み、当該プロセッサは、各時間ベースレーダー信号が複数のアンテナのうちの関連付けられたアンテナによって受信されたレーダー信号に基づいていてよい、複数の時間ベースレーダー信号を発生させ、時間ベースレーダー信号の各時間ベースレーダー信号を周波数ベースレーダー信号へ変換し、これにより、各周波数ベースレーダー信号が周波数ベース値および関連付けられた強度値の複数の対を含みうる、複数の周波数ベースレーダー信号を形成し、複数のアンテナのうちの１つのアンテナの１つの時間ベースレーダー信号に対応する１つの周波数ベースレーダー信号の周波数ベース値および強度値をメモリに記憶し、１つの周波数ベースレーダー信号の対応する強度値に基づいて、別の複数の周波数ベースレーダー信号の複数の強度値の各強度値を記憶し、ここで、複数の周波数ベースレーダー信号の他の周波数ベースレーダー信号の強度値の記憶された表現は、メモリ内の、対応する記憶された強度値よりも少ないビットを有しうるように構成されている。

例１１では、例１０の対象事項は、任意手段として、１つの周波数ベースレーダー信号と他の周波数ベースレーダー信号との対応する強度値が、それぞれ対となった周波数ベース値において一致することを含みうる。

例１２では、例１０または１１の対象事項は、任意手段として、周波数ベースレーダー信号が、時間ベースレーダー信号のフーリエ変換、または該フーリエ変換から導出されたドップラー信号であることを含みうる。

例１３では、例１０から１２までのいずれか１つの対象事項は、任意手段として、プロセッサが、１つの周波数ベースレーダー信号の強度値を、それぞれ仮数および指数を含む浮動小数点値として記憶するように構成されていることを含みうる。

例１４では、例１３の対象事項は、任意手段として、複数の周波数ベースレーダー信号の他の周波数ベースレーダー信号の強度値の記憶された表現のそれぞれが、別の仮数から成りうるものであり、強度値のそれぞれが、他の仮数と１つの対応する強度値の指数とから復元可能であることを含みうる。

例１５では、例１３の対象事項は、任意手段として、複数の周波数ベースレーダー信号の他の周波数ベースレーダー信号の強度値の記憶された表現のそれぞれが、複数の周波数ベースレーダー信号の他の周波数ベースレーダー信号の強度値と１つの周波数ベースレーダー信号の強度値との差であることを含みうる。

例１６では、例１０から１５までのいずれか１つの対象事項は、任意手段として、複数の時間ベースレーダー信号が、少なくとも４つの時間ベースレーダー信号を含むことができることを含みうる。

例１７では、例１０から１６までのいずれか１つの対象事項は、さらに、少なくとも１つの送信アンテナを含むことができ、ここで、受信された各レーダー信号が、少なくとも１つの送信アンテナにより送信された複数のチャープを含む、送信された信号の反射信号であってよい。

例１８では、例１０から１７までのいずれか１つの対象事項は、任意手段として、複数のアンテナの各対間の間隔が、周波数ベースレーダー信号が実質的に雑音のみによって相互に区別される小ささであることを含みうる。

例１９では、例１０から１８までのいずれか１つの対象事項は、任意手段として、複数のアンテナの各対間の間隔が、約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲にあることを含みうる。

例２０は、レーダーシステムである。当該レーダーシステムは、それぞれレーダー信号を受信するように構成された複数のアンテナ、メモリ、および複数の時間ベースレーダー信号を発生させるように構成されたプロセッサを含むことができ、複数の時間ベースレーダー信号の各時間ベースレーダー信号は、複数のアンテナのうちの関連付けられたアンテナによって受信されたレーダー信号に基づきうるものであり、例１から９までのいずれか１つの方法を実行するように構成可能である。

特定の実施形態に関連して本発明につき特定の図示および説明を行ったが、当業者には、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の思想および範囲から逸脱することなく、形式および詳細における種々の変更がなされうることを理解されたい。よって、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって示され、したがって、特許請求の範囲の等価物の意義および領域に該当するすべての変更が包含されることが意図されている。

Claims (19)

1. 複数のアンテナを備えたレーダーシステムのレーダー信号を処理する方法であって、前記方法は、
   複数の時間ベースレーダー信号を発生させるステップであって、各時間ベースレーダー信号が前記複数のアンテナのうちの関連付けられたアンテナによって受信されたレーダー信号に基づいているステップと、
   前記時間ベースレーダー信号の各時間ベースレーダー信号を周波数ベースレーダー信号へ周波数変換し、これにより、複数の周波数ベースレーダー信号を形成するステップであって、各周波数ベースレーダー信号が周波数ベース値および関連付けられた強度値の複数の対を含むステップと、
   前記複数のアンテナのうちの１つのアンテナの１つの時間ベースレーダー信号に対応する１つの周波数ベースレーダー信号の周波数ベース値および強度値を記憶するステップと、
   １つの周波数ベースレーダー信号の対応する強度値に基づいて、別の複数の周波数ベースレーダー信号の複数の強度値の各強度値を記憶するステップであって、前記複数の周波数ベースレーダー信号の他の周波数ベースレーダー信号の強度値の記憶された表現は、対応する記憶された強度値よりも少ないビットを有するステップと、
   を含む方法。
2. 前記１つの周波数ベースレーダー信号と前記他の周波数ベースレーダー信号との対応する強度値は、それぞれ対となった周波数ベース値において一致する、
   請求項１記載の方法。
3. 前記周波数ベースレーダー信号は、前記時間ベースレーダー信号のフーリエ変換、または、前記フーリエ変換から導出されたドップラー信号である、
   請求項１または２記載の方法。
4. 前記１つの周波数ベースレーダー信号の強度値は、それぞれ仮数および指数を含む浮動小数点値として記憶されている、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記複数の周波数ベースレーダー信号の前記他の周波数ベースレーダー信号の強度値の記憶された表現のそれぞれは、別の仮数から成り、前記強度値のそれぞれは、他の仮数と、前記１つの周波数ベースレーダー信号の対応する強度値の指数と、から復元可能である、
   請求項４記載の方法。
6. 前記複数の周波数ベースレーダー信号の前記他の周波数ベースレーダー信号の強度値の記憶された表現のそれぞれは、前記複数の周波数ベースレーダー信号の前記他の周波数ベースレーダー信号の強度値と前記１つの周波数ベースレーダー信号の強度値との差である、
   請求項４記載の方法。
7. 前記複数の時間ベースレーダー信号は、少なくとも４つの時間ベースレーダー信号を含む、
   請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 受信されたレーダー信号のそれぞれは、複数のチャープを含む送信された信号の反射信号である、
   請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 前記複数のアンテナの各対間の間隔は、前記周波数ベースレーダー信号が実質的に雑音のみによって相互に区別される小ささである、
   請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. レーダーシステムであって、前記レーダーシステムは、
    各アンテナがレーダー信号を受信するように構成された複数のアンテナと、
    メモリと、
    プロセッサと、
    を含み、
    前記プロセッサは、複数の時間ベースレーダー信号を発生させるように構成されており、各時間ベースレーダー信号は、前記複数のアンテナのうちの関連付けられたアンテナによって受信されたレーダー信号に基づいており、
    前記プロセッサは、前記時間ベースレーダー信号の各時間ベースレーダー信号を周波数ベースレーダー信号へ変換し、これにより、複数の周波数ベースレーダー信号を形成するように構成されており、各周波数ベースレーダー信号は、周波数ベース値および関連付けられた強度値の複数の対を含み、
    前記プロセッサは、前記複数のアンテナのうちの１つのアンテナの１つの時間ベースレーダー信号に対応する１つの周波数ベースレーダー信号の周波数ベース値および強度値を前記メモリに記憶するように構成されており、
    前記プロセッサは、前記１つの周波数ベースレーダー信号の対応する強度値に基づいて、別の複数の周波数ベースレーダー信号の複数の強度値の各強度値を記憶するように構成されており、前記複数の周波数ベースレーダー信号の他の周波数ベースレーダー信号の強度値の記憶された表現は、前記メモリ内の、対応する記憶された強度値よりも少ないビットを有する、
    レーダーシステム。
11. 前記１つの周波数ベースレーダー信号と前記他の周波数ベースレーダー信号との対応する強度値は、それぞれ対となった周波数ベース値において一致する、
    請求項１０記載のレーダーシステム。
12. 前記周波数ベースレーダー信号は、前記時間ベースレーダー信号のフーリエ変換、または、前記フーリエ変換から導出されたドップラー信号である、
    請求項１０または１１記載のレーダーシステム。
13. 前記プロセッサは、前記１つの周波数ベースレーダー信号の強度値を、それぞれ仮数および指数を含む浮動小数点値として記憶するように構成されている、
    請求項１０から１２までのいずれか１項記載のレーダーシステム。
14. 前記複数の周波数ベースレーダー信号の前記他の周波数ベースレーダー信号の強度値の記憶された表現のそれぞれは、別の仮数から成り、前記強度値のそれぞれは、他の仮数と、前記１つの周波数ベースレーダー信号の対応する強度値の指数と、から復元可能である、
    請求項１３記載のレーダーシステム。
15. 前記複数の周波数ベースレーダー信号の前記他の周波数ベースレーダー信号の強度値の記憶された表現のそれぞれは、前記複数の周波数ベースレーダー信号の前記他の周波数ベースレーダー信号の強度値と前記１つの周波数ベースレーダー信号の強度値との差である、
    請求項１３記載のレーダーシステム。
16. 前記複数の時間ベースレーダー信号は、少なくとも４つの時間ベースレーダー信号を含む、
    請求項１０から１５までのいずれか１項記載のレーダーシステム。
17. 前記レーダーシステムは、少なくとも１つの送信アンテナをさらに含み、
    受信されたレーダー信号のそれぞれは、前記少なくとも１つの送信アンテナにより送信された複数のチャープを含む送信された信号の反射信号である、
    請求項１０から１６までのいずれか１項記載のレーダーシステム。
18. 前記複数のアンテナの各対間の間隔は、前記周波数ベースレーダー信号が実質的に雑音のみによって相互に区別される小ささである、
    請求項１０から１７までのいずれか１項記載のレーダーシステム。
19. 前記複数のアンテナの各対間の間隔は、約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲にある、
    請求項１０から１８までのいずれか１項記載のレーダーシステム。

Images