JP2021513657A - 自動車用の角度分解型で広帯域のレーダセンサ - Google Patents

Abstract

レーダセンサが角度分解している方向（ｙ）において様々な位置（ｙｉ）に配置されて受信のために適応された複数のアンテナ（１０，１２）を具備するアンテナ構成体と、制御および評価機構（３０）とを備えた自動車用角度分解型レーダセンサであって、制御および評価機構（３０）が、レーダセンサのうち送信のために適応された少なくとも１つのアンテナ（２２）が信号を送信し、この信号がレーダセンサのうち受信のために適応されたアンテナ（１０，１２）の複数によって受信される動作モードのために設計されており、かつレーダ目標の角度（θ）が、送信アンテナと受信アンテナの違う配置に相応するそれぞれの評価チャネル（ｉ）の信号の間の振幅関係および／または位相関係に基づいて推定され、レーダ目標の角度（θ）の単一の推定のため、評価チャネルの信号の評価が、それぞれの評価チャネル（ｉ）に関するそれぞれの距離（ｄｉ）に対して行われ、１つの角度仮説（Ｏｈｙｐ）または角度範囲仮説に依存して、それぞれの評価チャネル（ｉ）に関するそれぞれ異なる距離（ｄｉ）が選択される自動車用角度分解型レーダセンサならびにそのための方法。

Description

本発明は、レーダセンサが角度分解している方向において様々な位置に配置されて受信のために適応された複数のアンテナを具備するアンテナ構成体と、制御および評価機構とを備えた自動車用角度分解型レーダセンサに関し、この制御および評価機構は、レーダセンサのうち送信のために適応された少なくとも１つのアンテナが信号を送信し、この信号がレーダセンサのうち受信のために適応されたアンテナの複数によって受信される動作モードのために設計されており、かつレーダ目標の角度は、送信アンテナと受信アンテナの違う配置に相応するそれぞれの評価チャネルの信号の間の振幅関係および／または位相関係に基づいて推定される。

レーダセンサは自動車では、例えば自車の前のエリア内で測位された車両またはその他のレーダ目標の間隔、相対速度、および方位角を測定するために用いられる。この場合、複数のアンテナが、例えば互いに間隔をあけて水平に配置されており、これにより、測位されるレーダ目標の方位角に違いがでることで、レーダ信号がレーダ目標からそれぞれのアンテナまで進まなければならない伝播長に差が生じる。この伝播長差は、アンテナによって受信されて帰属の評価チャネルにおいて評価される信号の振幅および位相に相応の違いをもたらす。様々な受信アンテナによって取得された信号の振幅関係および位相関係はレーダ目標の角度に特徴的に依存しているという事情が、角度推定に活用される。この場合、様々なチャネルにおいて受信された（複素）振幅と、アンテナ放射パターンにおける相応の振幅とのマッチングにより、レーダ信号の入射角、したがってレーダ目標の方位角が決定され得る。鉛直方向に重なり合って配置されたアンテナを使って、相応にレーダ目標の仰角も推定され得る。

単一の目標に関し、受信された振幅と、アンテナ放射パターンにおける振幅とのマッチングを行うことができ、このために、アンテナ放射パターンにおける各角度に対し、測定された振幅のベクトル（ｋ個の評価チャネルの場合、これはｋ個の複素成分を備えた１つのベクトルである）と、アンテナ放射パターンにおける相応のベクトルとの相関を計算する。この相関は、いわゆるＤＭＬ関数（決定論的最尤関数）によって表現でき、この関数は、測定された振幅によって１つの特定のベクトルが与えられている場合に、各角度に対し、レーダ目標がその角度で存在する確率を提示する。この場合の角度推定は、このＤＭＬ関数の最大値を探し出すことである。最尤法だけでなく、その他の角度推定方法が知られており、例えばＭＵＳＩＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）またはＥＳＰＲＩＴ（Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｖｉａ Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）である。

レーダセンサの性能をさらに向上させる過程で、ｄ，ｖ推定が、上昇した分解能で行われ得る。さらに、利用可能なセンササイズの増大、つまりアンテナ構成体のサイズまたはアパーチャの増大、角度推定の精度の上昇、および角度分離の改善が可能である。線形周波数ランプと、離散フーリエ変換、とりわけＦＦＴ（高速フーリエ変換）による受信信号の評価とを用いたＦＭＣＷ（周波数変調連続波）測定法の場合、フーリエ変換の距離ビンの幅は、距離の違いΔｒに相当し、Δｒ＝ｃ／（２Ｆ）であり、式中、ｃは光速であり、ＦはＦＭＣＷ送信信号の線形周波数ランプの周波数偏移である。この距離の違いは、ここでは距離分解能とも言う。

したがって距離分解能とは、（同じ相対速度の場合に）レーダセンサの所定の動作モードにおいて、レーダセンサによる距離の２つの測定値が、まだ別々のビンに写像され得る最小の距離差のことである。ＦＦＴを実施する場合、距離分解能は、ＦＦＴでの２つの距離ビンの間隔、つまり１つの距離ビンの幅に相当する。ここではおよび以下では、距離分解能および距離ビンの幅の概念は同じ意味で使用される。これとは異なり、距離分離能とは、距離ビンの幅の２倍のことである。レーダセンサの帯域幅が大きくなると、例えば送信信号の周波数偏移Ｆ＝２ＧＨｚの場合、距離分解能Δｒ＝７．５ｃｍが可能である。同時にアパーチャが、またはＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）レーダセンサの場合には仮想アパーチャが、類似の大きさの値に増大されると、レーダ目標の角度によっては、個々のアンテナまたは評価チャネルの受信信号の間の伝播長の違いが、既にレーダ目標の距離の違いとして捕捉され得る。この場合、比較的大きな角度では、測定された振幅のベクトルが、評価チャネルのフーリエスペクトルにおいて、捕捉されたレーダ目標のｄ，ｖ推定によって決定された周波数地点で完全には含まれなくなる。これには、比較的大きな角度を捕捉するためのアンテナ構成体の利用されるアパーチャを、人工的に小さくすることで対処できる。その代わりに、より小さな帯域幅の選択、およびそれに伴うフーリエスペクトルの周波数ビンの拡張により、測定された振幅のベクトルを完全に取得することが達成され得る。しかしながらこの両方が、完全な距離分解能および完全な角度分離能を同時には得られないという欠点を有する。

大きな帯域幅および大きなアパーチャの場合の上述の伝播長の違いは、とりわけＦＦＴによって取得されるフーリエスペクトルで、複数の影響を有する。
一つには、受信信号の間の伝播長の違いがレーダ目標の距離の違いとして捕捉される場合に、それぞれの評価チャネルにおけるピークに相応する信号が、ＦＦＴの異なる周波数ビン内で写像され得る。

もう一つには、その際に位相シフトが生じ、この位相シフトは、１つのビンのずれごとにπになる。この位相シフトは、ＦＦＴのノード（周波数位置）が、それぞれのアンテナ配置の真の個別の距離に相応する周波数地点に厳密には相応していない場合に発生する。この位相シフトは、アンテナ較正において考慮することができ、このために、同一の周波数偏移に対して決定されたアンテナ放射パターンを角度推定に使用する。

さらに、ＦＦＴの生成に使用される窓関数により、振幅誤差が生じる。この振幅誤差はアンテナ較正の際に簡単には考慮され得ない。

本発明の課題は、大きなアンテナアレイおよび大きな帯域幅をもつ信号の場合にも、簡単で正確な角度推定を可能にするレーダセンサを提供することである。

この課題は本発明によれば、制御および評価機構が、上記動作モードの場合に、レーダ目標の角度の単一の推定のため、評価チャネルの信号の評価を、それぞれの評価チャネルに関するそれぞれの距離に対して行うように設計されることによって解決され、１つの角度仮説または角度範囲仮説に依存して、少なくとも、１つの角度仮説または角度範囲仮説のために、それぞれの評価チャネルに関するそれぞれ異なる距離が選択される。したがって、レーダ目標の角度の単一の推定のため、各評価チャネルに、評価が行われるそれぞれの距離が割り当てられる。

例えば、評価チャネルの信号の評価は、それぞれの評価チャネルに関するそれぞれの周波数地点において行うことができ、１つの角度仮説または角度範囲仮説に依存して、少なくとも、１つの角度仮説または角度範囲仮説のために、それぞれの評価チャネルに関するそれぞれ異なる周波数地点が選択される。つまり、例えばＦＭＣＷレーダセンサの場合、それぞれの周波数地点がそれぞれの距離に相応している。

例えば、制御および評価機構（３０）が、上記動作モードの場合に、レーダ目標の角度の単一の推定のため、評価チャネルの信号の評価を、それぞれの評価チャネルに対し、当該距離に相応するそれぞれの周波数地点において行うように設計され得る。

本課題はさらに、自動車用レーダセンサのための方法であって、レーダセンサの送信アンテナと受信アンテナの違う配置に対してレーダセンサのそれぞれの評価チャネルにおいて取得された信号の間の振幅関係および／または位相関係に基づく、レーダ目標の角度推定方法によって解決され、この方法では、レーダ目標の角度の単一の推定のため、評価チャネルの信号の評価が、それぞれの評価チャネルに関するそれぞれの距離に対して行われ、１つの角度仮説または角度範囲仮説に依存して、少なくとも、１つの角度仮説または角度範囲仮説のために、それぞれの評価チャネルに関するそれぞれ異なる距離が選択される。

角度推定のため、とりわけ、評価チャネルの当該信号の振幅および／もしくは位相の評価が、それぞれの距離に対して行われ、または当該信号の振幅および／もしくは位相の評価が、評価チャネルのそれぞれの周波数地点において行われる。

したがって角度推定のために１つのベクトルが使用され、このベクトルの成分は、それぞれの評価チャネルの信号のそれぞれ異なる距離または周波数地点に相応しており、したがって、少なくとも、１つの角度仮説に対し、少なくとも２つの評価チャネルの距離または周波数地点が互いに異なっている。これにより、大きな帯域幅の場合および大きなアパーチャの場合に、レーダ目標の角度によってはおよび評価チャネルの送信アンテナと受信アンテナの配置によっては、レーダ目標に相応するピークの周波数地点のずれが発生する効果に対処できる。

そのうえ距離または周波数地点の違いが、レーダ目標の距離に依存して選択され得る。つまり、大きな距離の場合、異なるアンテナがレーダ目標を「見る」角度の違いは、より小さな距離の場合より少なく、それに応じて信号の伝播長の違いもより少ない。

アンテナ構成体は、アンテナの平坦な構成体であることが好ましく、例えば、受信アンテナを規則的にずらしたアンテナアレイまたは間引かれたアンテナアレイである。
本発明の有利な形態および変形形態は引用形式請求項に示されている。

有用な一実施形態では、制御および評価機構が、上記動作モードの場合に、評価チャネルの送信アンテナと受信アンテナの配置に相応しており角度に依存している距離の違いを、当該評価チャネル間の距離の違いまたは周波数地点のずれとして考慮するように設計される。つまり、考慮された周波数地点のずれは、それぞれの距離の違いに相応する。これに関し、距離の違いの距離依存性も考慮され得る。距離の違いは、例えば、１つの評価チャネルに対する距離差として、またはＦＦＴの１つのビンに対するビンのずれとして提示され得る。伝播長の違いが増すにつれて増大していく距離の違いまたは周波数地点のずれが考慮されることが有用である。

有用な一実施形態では、制御および評価機構が、上記動作モードの場合に、少なくとも１つの評価チャネルのために、少なくとも、２つの角度仮説または角度範囲仮説に関し、互いに異なる距離または周波数地点を選択する。

有用な一実施形態では、制御および評価機構が、上記動作モードの場合に、レーダ目標の角度の単一の推定のため、レーダセンサの距離分解能に依存して、および角度仮説または角度範囲仮説に依存して、それぞれの評価チャネルに関するそれぞれ異なる距離または周波数地点を選択するかどうか、およびそれぞれの評価チャネルに関するどの距離または周波数地点を選択するかを判定するように設計される。例えば、０°または約０°の角度の場合には周波数ずれの考慮は必要ない。判定は、これに加えてレーダ目標の距離に依存して行われ得る。

有用な一実施形態では、制御および評価機構が、上記動作モードの場合に、少なくとも、１つの角度仮説または角度範囲仮説のために、評価チャネルに関する同じ距離または周波数地点を選択するように設計される。この同じ距離または周波数地点が角度の推定に使用される。この角度（範囲）は、レーダセンサの中心の角度（範囲）または対称方向に相当することが好ましい。

一実施形態では、制御および評価機構が、受信された信号に離散フーリエ変換を行うように設計されており、制御および評価機構は、上記動作モードの場合に、それぞれの評価チャネルに対し、離散フーリエ変換の際に、選択された距離または周波数地点に関するスペクトル成分を計算し、かつ角度の推定のために評価するように設計される。フーリエ変換の離散的な計算またはそれぞれ選択された周波数地点でのフーリエスペクトルの単一のフーリエ成分により、固定の周波数グリッドによるＦＦＴの上述の位相誤差および振幅誤差が回避され得る。

別の一実施形態では、制御および評価機構が、受信された信号から、離散フーリエ変換により、それぞれの評価チャネルに関するフーリエスペクトルを計算するように設計され、制御および評価機構が、上記動作モードの場合に、角度推定のため、それぞれの距離に対するまたはそれぞれの周波数地点における評価すべき信号を、当該フーリエスペクトルのスペクトル成分の補間によって決定するように設計される。これは特に有利であり、なぜなら角度仮説に依存せずに、受信チャネルのフーリエスペクトルの計算を行うことができ、かつその後、角度推定のため、それぞれ補間により、フーリエスペクトルのノード周波数の間の中間部位でも、つまりそれぞれの周波数地点に隣接する周波数でも信号の評価を行えるからである。したがって、距離においても角度においても高い分離能が、簡単で効率的な計算で獲得され得る。

本発明および実施形態に関して挙げた特徴は、このレーダセンサの場合、少なくとも２つの評価チャネルに関し、送信アンテナと受信アンテナの配置によって発生するレーダ目標に対する距離の違いの最大値が、距離分解能の少なくとも４０％に相当し、またはとりわけ距離分解能の少なくとも８０％に相当する場合に特に有利である。好ましいのは、少なくとも２つの評価チャネルに関し、送信アンテナと受信アンテナの配置によって発生するレーダ目標に対する距離の違いの最大値が、距離分解能の少なくとも２０％、さらに好ましくは少なくとも３３％または少なくとも４０％または少なくとも５０％または少なくとも８０％または少なくとも１００％に相当することである。とりわけ、距離分解能の８０％超の距離の違いで既に、ＦＦＴの際に生じる振幅誤差が、許容できない大きさになる可能性があり、例えば１ｄＢを超える可能性があり、許容可能な誤差はそれぞれの用途に依存する。送信アンテナと受信アンテナの配置によって発生する距離の違いの最大値は、例えば角度では、最大９０°の範囲内で、アンテナ構成体の（仮想）アパーチャに相応し得る。

以下では、例示的実施形態を図面に基づいてより詳しく解説する。

本発明による自動車用レーダセンサのブロック図である。 それぞれの評価チャネルのフーリエスペクトルの周波数ビンの概略図である。 ２つのアンテナと１つのレーダ目標の間の関係を示す図である。 本発明による方法を解説するためのフロー図である。

図１に示したレーダセンサは、共通の基板１８上に複数の受信用のアンテナまたはアンテナ素子１０，１２を有している。このレーダセンサは、アンテナ１０，１２の複数が同じ高さで相並んで水平な位置ｙｉ（ｉ＝０，．．．，ｋ）にあるように自動車内に取り付けられ、これによりこの水平面での（方位での）レーダセンサの角度分解能が達成されている。図１では、アンテナによってそれぞれの方位角θｉで受信されるレーダビームが、象徴的に示されている。

送信アンテナ２２を制御するための高周波数部２０は、送信すべきレーダ信号を生成する局部発振器２４を含む。アンテナ１０，１２によって受信されるレーダエコーは、それぞれ１つのミキサ２８に送られ、そこで、発振器２４によって供給される送信信号と混合される。こうしてアンテナ１０，１２のそれぞれに関し、ベースバンド信号または中間周波数信号Ｚ０，Ｚ１，．．．，Ｚｉ，．．．Ｚｋが取得され、この信号は、電子的な制御および評価機構３０に送られる。

制御および評価機構３０は、発振器２４の機能を制御する制御部３２を含む。示した例では、レーダセンサはＦＭＣＷレーダであり、つまり、発振器２４によって供給される送信信号の周波数は、上昇および／または下降する周波数ランプの連続の形態で、周期的に変調される。

制御および評価機構３０は、ｋ個のチャネルを具備するアナログ／デジタル変換器３４を備えた評価部をさらに含み、アナログ／デジタル変換器３４は、ｋ個のアンテナ１０，１２によって取得された中間周波数信号Ｚ０〜Ｚｋをデジタル化し、かつそれぞれ単一の周波数ランプの持続時間にわたって記録する。こうして得られた時間信号はその後、チャネルごとに、変換段階３６内で高速フーリエ変換により相応の周波数スペクトルに変換される。この周波数スペクトルにおいては、各レーダ目標がピークの形態で現れ、このピークの周波数地点は、レーダセンサからレーダ目標へ、それから戻ってレーダセンサへの信号伝播時間に、およびドップラ効果に基づいてレーダ目標の相対速度に依存している。同じレーダ目標に関しているが、ただし異なる傾斜を有する周波数ランプで取得された、例えば上昇ランプおよび下降ランプで取得された２つのピークの周波数地点から、その後、当該レーダ目標の間隔ｄおよび相対速度ｖが既知のやり方で計算され得る。

図１で、レーダビームに基づいて概略的に示されているように、アンテナ１０，１２の位置の違いにより、１つの同じアンテナによって発せられてレーダ目標で反射され、その後、様々なアンテナによって受信されるレーダビームは、異なる伝播長を進み、したがって位相の違いを有しており、この位相の違いは、レーダ目標の方位角θに依存している。帰属の中間周波数信号Ｚ０〜Ｚｋも相応の位相の違いを有している。受信された信号の振幅（絶対値）もアンテナごとに異なっており、同様に方位角θに依存している。角度推定器３８は、レーダ目標の方位角θを推定するため、各々の測位されたオブジェクト、つまり各レーダ目標（周波数スペクトルにおける各ピーク）に関し、ｋ個の受信チャネルにおいて取得された複素振幅をアンテナ放射パターンと比較する。角度推定器は、例えば補間器４０、相関器４２、および判定器４４を含み、以下にこれらを解説する。

ただし大きな帯域幅、これに相応してＦＭＣＷ変調の大きな周波数偏移、およびアンテナ構成体の大きな面積の場合、レーダ目標の方位角θに応じて、およびレーダ目標の間隔ｄに応じて、個々の受信チャネルにおける複素振幅が、受信された信号の周波数スペクトルにおいて、異なる周波数地点ｆａ（ｉ）で含まれている。これは図２で概略的に図示されており、周波数ｆが増大する方向に連なるフーリエスペクトルの周波数ビンが示されている。異なる周波数地点ｆａ（ｉ）は異なる個別の距離ｄｉに相応している。この場合は、従来の角度推定の場合とは違い、１つのレーダ目標に帰属する信号が、異なる評価チャネルにおいて同じようにフーリエスペクトルのそれぞれ同じ（図２でハッチングによって特徴づけられた）ビンに写像されることを前提とすることはできなくなる。この効果を考慮するため、補間器４０により、個々のチャネルｉに対し、チェックすべき角度仮説θｈｙｐに依存して予測されるそれぞれの周波数ずれｆａ（ｉ）が計算される。補間器４０は、ピークの基準周波数地点ｆｒｅｆに対する予測された周波数ずれｆａを基礎として、角度推定のために採用すべきピークのスペクトル成分を選択する。基準周波数地点ｆｒｅｆとしては、例えば、或るアンテナ配置に関する周波数地点が選択され、このアンテナ配置に対してその他のアンテナ配置は、レーダ目標が中心の角度にある場合、より小さいおよびより大きい角度で対称的な周波数ずれを有する。基準周波数地点として、中心のアンテナに関する周波数地点が選択され得る。少なくとも、ＦＦＴが計算された２つの周波数地点の間に、周波数ずれから生じる選択された１つの周波数地点がある場合は、補間器４０がさらに、正しい振幅および位相をもつ正しい選択された周波数地点に関する周波数スペクトルの値を決定するため、選択された周波数地点に隣接する、当該ビンのスペクトル成分の補間を実施する。

個々のチャネルにおける選択された周波数地点のために決定および場合によっては補間された信号が、ベクトルとして相関器４２に渡され、相関器４２は、それ自体で知られたやり方で、ベクトルに編成された複素振幅と、当該角度仮説に対するアンテナ放射パターンとの相関を計算し、かつ相関の程度を判定器４４に出力する。その際、相関器４２は保存されたアンテナ放射パターンにアクセスする。判定器４４は、ベクトルの測定された振幅がアンテナ放射パターンにおいて読み取られた値と最も相関する角度の値を、方位角に関する最も確率の高い値として決定する。レーダセンサの検出角度範囲に相応して、複数の角度仮説または角度仮説範囲が、測定された信号と、アンテナ放射パターンに基づいて計算された信号との一致性についてチェックされる。その際、補間器４０が、すべての個々のチェックすべき角度仮説に対して周波数地点を決定し、かつ補間を実施するのではなく、補間器４０が、角度仮説の範囲に対し、個々の評価チャネルの周波数地点を代表する選択および場合によってはスペクトル成分の補間を実施することも考えられる。

したがって、１つのチェックすべき角度仮説または角度仮説範囲のために、角度および距離分解能に基づく必然性に応じて、角度推定に用いるデータの前処理が行われる。
つまり、例えば−３０°〜＋３０°の範囲に対しては、信号のそれぞれ同じ周波数地点から直接的に１つのベクトルを編成することができ、＋３０°〜＋６０°の範囲に対しては、この範囲のためのそれぞれの評価チャネルに関して代表する周波数地点ずれを考慮できる、などである。提示した範囲の境界は、この原理の解説のために用いたにすぎず、実際には、距離分解能に応じて、および角度推定のためのデータの必要な精度に応じて決定され得る。

正しい周波数地点での受信された信号の複素振幅、つまり絶対値および位相の、方位角θへの依存性は、各アンテナに関し、放射パターンの形態で、制御および評価機構３０内に格納され得る。個々のアンテナに関する放射パターンを、１つのアンテナ放射パターンへと組み合わせることができ、このアンテナ放射パターンは、各アンテナに対し、受信された信号の振幅を方位角の関数として提示する。

図３は、座標（０，ｙ０）および（０，ｙｉ）において添え字０およびｉで表された２つのアンテナに関し、座標（ｘ，ｙ）でのレーダ目標としての点目標に対する関係を平面図で示している。点目標から個々のアンテナまでの間隔はｄ０、ｄｉで表されており、受信されたレーダ信号の入射角（方位角）はθ０またはθｉで表されている。表示を簡略化するため、原点（０，０）がアンテナアレイの中心点を示し、かつ受信アンテナ１０，１２の中心位置に相当すると仮定する。

添え字ｉをもつ各アンテナに関し、レーダ目標の位置および角度には
ｄｉ＝（ｘ^２＋（ｙ−ｙｉ）^２）^１／２
および θｉ＝ａｔａｎ（（ｙ−ｙｉ）／ｘ）
が当てはまる。

レーダセンサの推定値としては、原点に対するレーダ目標の座標が確定され、つまり
ｄ＝（ｘ^２＋ｙ^２）^１／２
および θ＝ａｔａｎ（ｙ／ｘ）である。

それぞれのアンテナは、中心の値に対する違いが
Δｄｉ＝ｄｉ−ｄ＝（ｘ^２＋（ｙ−ｙｉ）^２）^１／２−（ｘ^２＋ｙ^２）^１／２
および Δθｉ＝θｉ−θ＝ａｔａｎ（（ｙ−ｙｉ）／ｘ）−ａｔａｎ（ｙ／ｘ）であり、
式中、Δｄｉは距離の違いを、およびΔθｉは方位角の違いを表す。

伝播長の違いに基づいてレーダセンサによって「認識される」評価チャネル間の距離の違いは、アンテナ配置に依存している。したがってバイスタティックシステムまたはＭＩＭＯシステムでは、送信アンテナから目標への経路および目標から受信アンテナへの経路に関する効果（距離または伝播時間）が合算され、かつ平均される。

推定される距離は、例えば往路および復路に分かれた信号の全伝播時間を使い、したがって信号の平均伝播時間による平均距離として決定される。
図４は、制御および評価機構の上述の動作モードに基づく方法を図示している。ステップＳ１０では、レーダ測定と、チャネルの中間周波数信号のＡ／Ｄ変換とが行われる。それぞれの評価チャネルにおいて、ステップＳ１２で高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が行われる。ステップＳ１４では、個々の評価チャネルの周波数スペクトルにおいて、チェックすべき角度仮説または角度仮説範囲のための補間が行われ、ステップＳ１３では、角度仮説／角度仮説範囲およびｄ，ｖに依存して、当該評価チャネルにおいて補間されるそれぞれの周波数地点が選択される。ステップＳ１６では、アンテナ放射パターンとの相関の決定により、測定および補間された信号と、アンテナ放射パターンに基づいて予測された信号との一致性を基にした、角度仮説／角度仮説範囲の査定が行われる。ステップＳ１８で、まださらなる角度仮説がチェックされるべきと評定される場合に限り、相応の繰り返しがステップＳ１３から行われる。角度仮説の範囲を代表する角度仮説のための補間も実施でき、その一方で、それでもなおこの範囲の当該角度仮説が個々に査定される。この場合、繰り返しは、それぞれの代表する角度仮説に対してはステップＳ１６から、および新たな角度仮説範囲に対してはステップＳ１３から行われる。最後にステップＳ２０では、最高査定の角度仮説が、推定された角度として決定される。

別の１つの例示的実施形態では、制御および評価機構３０により、第１のステップで従来の角度推定が、ただし利用されるアンテナアレイのサイズを縮小して行われる。これに関し、第１のステップでの角度推定には、評価チャネルの部分集合に相応するそれぞれの評価チャネルから、フーリエスペクトルの評価がそれぞれ１つの同じ部位で行われる。第１のステップでは補間器４０は例えば使用されない。これに関して好ましいのは、アンテナ構成体の第１の方向での利用される広さが制限されていることであり、詳しくは、少なくとも２つの評価チャネルに関し、送信アンテナと受信アンテナの配置によって発生するレーダ目標に対する距離の違いの最大値が、距離分解能の８０％未満、特に好ましくは４０％未満に相応する値に制限されていることである。

第１のステップでは大まかな角度推定がもたらされる。その後、第１の推定の結果をベースとして角度仮説または１つもしくは複数の角度範囲仮説が決定され、その後、これらの仮説に対し、既に説明したそれぞれの評価チャネルに関するそれぞれ異なる周波数地点の選択による評価が実施される。このようにして、第１のステップでの事前推定により、第２のステップでのより正確な角度推定のための処理コストが低減され得る。

図４は、Ｓ２２，Ｓ２６，Ｓ２８、およびＳ３０のステップによる第１のステップの大まかな角度推定を図示しており、これらのステップは、評価チャネルの部分集合への減少を除いて、フーリエ変換のＳ１２、査定のＳ１６，Ｓ１８、およびＳ２０のステップに相応している。

制御および評価機構３０の説明した動作モードは、ＭＩＭＯレーダセンサの場合、相応のやり方で提供され得る。ここではｋ個の評価チャネルが、送信アンテナと受信アンテナの違う配置に相応する。複数の受信アンテナ１０，１２によって構成された受信アレイが例えばｍλの現実のアパーチャを有する場合、例えば２つの送信アンテナ２２の交互の利用により、２倍のアパーチャ２ｍλをもつ仮想受信アレイを構成でき、したがってより簡明的確な位相差および振幅差が生じ、よってより鮮明な角度分離が可能になる。複数の送信アンテナは、周波数分割多重法または符号分割多重法により、同時に送信に使用することもできる。

アンテナ１０，１２、および２２は、それぞれパッチのアレイを含むアレイアンテナであることができ、これらのパッチは、同位相で制御されるかまたは位相を維持しながら１つの受信信号へとまとめられる。

ここで説明したこれらの例示的実施形態では、バイスタティックなアンテナコンセプトで運用されている。しかしながら選択的に、送信および受信のために同じ（アレイ）アンテナが使われるモノスタティックなアンテナコンセプトも利用され得る。

制御および評価機構の説明した動作モードは、とりわけ、いわゆるラピッドチャープシーケンスで運用されるＦＭＣＷレーダセンサで有利に用いられ得る。その際、大きな傾斜を有すると共に比較的短い持続時間しか有さない多数の周波数ランプ（チャープ）が次から次へと走り抜ける。

Claims (10)

1. レーダセンサが角度分解している方向（ｙ）において様々な位置（ｙｉ）に配置されて受信のために適応された複数のアンテナ（１０，１２）を具備するアンテナ構成体と、制御および評価機構（３０）とを備えた自動車用角度分解型レーダセンサであって、前記制御および評価機構（３０）が、前記レーダセンサのうち送信のために適応された少なくとも１つのアンテナ（２２）が信号を送信し、前記信号が前記レーダセンサのうち前記受信のために適応されたアンテナ（１０，１２）の複数によって受信される動作モードのために設計されており、かつレーダ目標の角度（θ）が、送信アンテナと受信アンテナの違う配置に相応するそれぞれの評価チャネル（ｉ）の信号の間の振幅関係および／または位相関係に基づいて推定される自動車用角度分解型レーダセンサにおいて、
   前記制御および評価機構（３０）が、前記動作モードの場合に、レーダ目標の角度（θ）の単一の推定のため、前記評価チャネルの前記信号の評価を、それぞれの評価チャネル（ｉ）に関するそれぞれの距離（ｄｉ）に対して行うように設計されており、１つの角度仮説（θｈｙｐ）または角度範囲仮説に依存して、少なくとも、１つの角度仮説または角度範囲仮説のために、それぞれの評価チャネル（ｉ）に関するそれぞれ異なる距離（ｄｉ）が選択されることを特徴とする自動車用角度分解型レーダセンサ。
2. 前記制御および評価機構（３０）が、前記動作モードの場合に、レーダ目標の角度（θ）の単一の推定のため、前記評価チャネルの前記信号の前記評価を、前記それぞれの評価チャネルに対し、前記当該距離（ｄｉ）に相応するそれぞれの周波数地点（ｆａ）において行うように設計されている、請求項１に記載のレーダセンサ。
3. 前記制御および評価機構（３０）が、前記動作モードの場合に、前記評価チャネルの送信アンテナと受信アンテナの前記配置に相応しており角度に依存している距離の違い（Δｄｉ）を、当該評価チャネル（ｉ）間の前記距離（ｄｉ）の違いとして考慮するように設計されている、請求項１または２に記載のレーダセンサ。
4. 前記制御および評価機構（３０）が、前記動作モードの場合に、レーダ目標の角度（θ）の単一の推定のため、前記レーダセンサの距離分解能に依存して、および前記角度仮説（θｈｙｐ）または角度範囲仮説に依存して、それぞれの評価チャネル（ｉ）に関するそれぞれ異なる距離（ｄｉ）を選択するかどうか、およびそれぞれの評価チャネル（ｉ）に関するどの距離（ｄｉ）を選択するかを判定するように設計されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーダセンサ。
5. 前記制御および評価機構（３０）が、前記受信された信号に離散フーリエ変換を行うように設計されており、前記制御および評価機構（３０）が、前記動作モードの場合に、前記それぞれの評価チャネル（ｉ）に対し、前記離散フーリエ変換の際に、前記選択された距離（ｄｉ）に関するスペクトル成分を計算し、かつ前記角度（θ）の推定のために評価するように設計されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーダセンサ。
6. 前記制御および評価機構（３０）が、前記受信された信号から、離散フーリエ変換により、前記それぞれの評価チャネル（ｉ）に関するフーリエスペクトルを計算するように設計されており、前記制御および評価機構（３０）が、前記動作モードの場合に、前記角度推定のため、それぞれの距離（ｄｉ）に対する評価すべき信号を、前記当該フーリエスペクトルのスペクトル成分の補間によって決定するように設計されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーダセンサ。
7. 少なくとも２つの評価チャネルに関し、送信アンテナと受信アンテナの前記配置によって発生するレーダ目標に対する距離の違いの最大値が、前記距離分解能の少なくとも４０％に相応する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のレーダセンサ。
8. 前記制御および評価機構（３０）が、前記動作モードの場合に、レーダ目標の角度（θ）の単一の推定のため、第１のステップでは第１の角度推定を、送信アンテナと受信アンテナ（２２，１０，１２）の違う配置に相応するそれぞれの評価チャネルの信号の間の振幅関係および／または位相関係に基づいて実行するように設計されており、前記角度の推定のため、前記第１の角度推定に使用された前記評価チャネルにおいて、１つの同じ距離（ｄｉ）に対する評価がそれぞれ行われ、かつ第２のステップでは、前記評価チャネル（ｉ）の前記信号の前記評価が、それぞれの評価チャネル（ｉ）に関するそれぞれの距離（ｄｉ）において行われ、角度仮説（θｈｙｐ）または角度範囲仮説が、それぞれの評価チャネル（ｉ）に関するその異なる距離（ｄｉ）に依存して選択され、前記第１の角度推定の結果をベースとして決定される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のレーダセンサ。
9. 前記第１のステップでの前記角度推定のために、前記アンテナ構成体の一部を構成する送信アンテナと受信アンテナ（２２，１０，１２）の配置に相応する評価チャネル（ｉ）だけが使用され、前記一部が、前記レーダセンサが角度分解している前記方向（ｙ）において、すべての評価チャネルの使用に比べて減少した利用される広さを有する、請求項８に記載のレーダセンサ。
10. 自動車用レーダセンサのための方法であって、前記レーダセンサの送信アンテナと受信アンテナ（２２，１０，１２）の違う配置に対して前記レーダセンサのそれぞれの評価チャネルにおいて取得された信号の間の振幅関係および／または位相関係に基づく、レーダ目標の角度推定方法において、レーダ目標の角度の単一の推定のため、前記評価チャネルの前記信号の評価が、それぞれの評価チャネル（ｉ）に関するそれぞれの距離（ｄｉ）に対して行われ、１つの角度仮説または角度範囲仮説に依存して、少なくとも、１つの角度仮説または角度範囲仮説のために、それぞれの評価チャネル（ｉ）に関するそれぞれ異なる距離（ｄｉ）が選択されることを特徴とする方法。

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