JP2021514059A - レーダセンサシステムおよびレーダセンサシステムを動作させる方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、レーダセンサシステムおよびレーダセンサシステムを動作させる方法を提供する。レーダセンサシステム（１００）は、それぞれセンサデータを生成するための少なくとも１つの第１の部分センサシステム（１０）および第２の部分センサシステム（２０）であって、それぞれの部分センサシステム（１０、２０）が少なくとも１つの受信アンテナ（ＲＸ）および少なくとも１つの送信アンテナ（ＴＸ）を有するアンテナ装置（１３、２３）を備えた、第１の部分センサシステム（１０）および第２の部分センサシステム（２０）、それぞれの部分センサシステム（１０、２０）を独立して通常モードから遮断モードへ独立して移行させることができる制御装置（５０）、および、出力データを生成するために、部分センサシステム（１０、２０）のセンサデータのみを通常モードで合成するように設計されたデータ融合装置（３０）を備える。

Description

本発明は、特に自動車用のまたは自動車内のレーダセンサシステム、および特に自動車用のまたは自動車内のレーダセンサシステムを動作させる方法に関する。自動車は、好ましくは、乗用車またはトラックである。

レーダセンサは様々な用途で使用されることが多くなっている。特に自動車のような車両では、追加のセンサが、特に自動化または支援された運転状況において、ますます多くのタスクを引き受けることが望ましい。通常モードにおけるレーダセンサの性能に加えて、このセンサの利用可能性に対する付加的な要件がある。

レーダセンサが従来の運転支援用途においてエラーを示した場合、統合状態または「緊急モード」は、レーダセンサ全体が外界との通信、例えばバス例えば車両バスとの通信を終了することによって実現されることが多かった。ここでおよび以下でエラーに言及する場合、特に、ISO26262規格に基づいたいわゆる「Ｅ／Ｅエラー」であると理解されたい。

例えば、ドイツ国特許出願公開第102014213171号明細書には、自律的車両ガイドのためのシステムと、これに対応する自動車が記載されている。

故障の可能性を低く抑えることに関して、レーダセンサにはかなりの要件がある。ISO26262規格によれば、部品故障の確率は、ＦＩＴと呼ばれる単位（「Failure in time：時間あたりの故障数」）で決定される。この場合、１ＦＩＴは、１０^９時間に１つの故障、または１時間に１０^−９の故障を意味する。

例えば安全レベルＡＳＩＬ−ＢまたはＡＳＩＬ−Ｃ（英語：「Automotive Safety Integrity Level」、同様にISO26262に定められている）では、最大で１００ＦＩＴのコンポーネントが許可され、この場合、遮断モードにあるコンポーネントは考慮されず、このコンポーネントはもはや通信を行わず、したがって安全な状態にある。したがって、この遮断モードでは、コンポーネントは、不都合なまたは望ましくない決定につながる、またはそれに寄与することはできない。

例えば、スイッチングレギュレータのチョークを３８ＦＩＴとする。マイクロコントローラを動作させるためには、原則として、少なくとも２つのこのようなチョークを使用し、これにより、他の全てのコンポーネントが０のＦＩＴ値を有していたとしても、１００ＦＩＴの予算が既に７６％まで使い果たされてしまう。

したがって、故障、予期せぬ事象、および未知の状態が発生した場合であっても、レーダデータを確実に出力することを可能にするレーダセンサシステムおよびレーダセンサシステムを動作させる方法を提供することが望ましい。

本発明は、請求項１の特徴を有するレーダセンサシステムおよび請求項１０の特徴を有する方法を開示する。

したがって、それぞれセンサデータを生成するための少なくとも１つの第１の部分センサシステムおよび第２の部分センサシステムであって、それぞれの部分センサシステムが少なくとも１つの受信アンテナおよび少なくとも１つの送信アンテナを有するアンテナ構成を備える、第１の部分センサシステムおよび第２の部分センサシステム、
それぞれの部分センサシステムが独立して通常モードから遮断モードへ移行可能である制御装置、および
通常モードの部分センサシステムのセンサデータのみを出力データを生成するために合成するように構成されたデータ融合装置、
を備えるレーダシステムを提供する。

言い換えれば、通常モードである、すなわち遮断モードに移行していない部分センサシステムのみがそれぞれ出力データの生成に寄与することができる。すなわち、遮断モードは、例えば、遮断モードの部分センサシステムからのセンサデータは出力データの生成に寄与しない、ということによって定めることができる。したがって、それぞれの部分センサシステムの通常モードは、通常モードの部分センサシステムのセンサデータを、出力データを生成するために使用し、特に、通常モードの他の部分センサシステムのセンサデータと合成される、ということにより定めることができる。

特定の条件が存在する場合、１つ以上の部分センサシステムを遮断モードから通常モードに移行させることができ、特に、１つ以上の部分センサシステムを通常モードと遮断モードとの間で切り換えることができる。部分センサシステムを遮断モードから通常モードに再び移行させた場合、これに応じてこの部分センサシステムのセンサデータも出力データを生成するために再び使用し、例えば、通常モードの他の部分センサシステムのセンサデータと合成する。

したがって、レーダセンサシステムの緊急モードは、この部分センサシステムのセンサデータが、出力データ、すなわちレーダセンサシステムの全体的な結果に悪影響を及ぼすことができない統合状態を表す。したがって、例えば、このレーダセンサシステムでは１００よりかなり低いＦＩＴ値を達成することができ、それは、それら部分センサシステムがより高いＦＩＴ値を有するが、これらＦＩＴ値は、それぞれの部分センサシステムが遮断モードでは出力データにもはや何ら影響を及ぼさないので、全体として考察した場合に無視される。

制御装置は、特に、個々の部分センサシステムにおけるエラーを検出するか、または個々の部分センサシステムにおけるエラーを示す信号を受信し、エラーを検出したか、または故障を示したそれぞれの部分センサシステムを遮断モードに移行させるように構成することができる。同様に、制御装置は、部分センサシステムにおいてエラーがもはや生じていないことを確認するか、または生じていないことを示す適宜な信号を受信し、この信号に基づいて、対応する部分センサシステムを再び通常モードに移行させるように構成してもよい。

本発明によれば、センサシステムの出力データの利用可能性を著しく増大させることができる。２つの部分センサシステムしか設けていない場合にも、レーダセンサシステム全体の故障率を大幅に低減することができる。レーダセンサシステムのこのような完全な故障は、せいぜい、全ての部分センサシステムに影響を及ぼすエラーが発生した場合、または全ての部分センサシステムが互いに独立してエラーによって影響を受けた場合に発生する可能性があり、このようなことは起こりそうにないものである。

故障率の低下は、全体として、単一の部分センサシステムによって今まで検出することができる全ての出力データの高い利用可能性につながる。良好な場合、レーダセンサシステムは、出力データを生成するために全ての部分センサシステムのセンサデータを使用し、特に互いに合成する。しかしながら、故障時にも、Ｎ個の部分センサシステムを有するレーダセンサシステムにおいてこれらのＮ個の部分センサシステムのうちの１つが故障した場合には、レーダセンサシステムは、依然として、Ｎ−１個の部分センサシステムからのセンサデータを使用して出力データを生成する。

出力データを生成するためにＮ個の部分センサシステム全てを実際に使用していないレーダセンサシステムのモードは、レーダセンサシステムの「緊急モード」と呼ぶことができる。この緊急モードでは、レーダセンサシステムは、おそらく完全な性能を達成することはできないが、依然としてかなりの割合、例えば、完全な性能の５０％を達成することができる。このような緊急モードは、例えば、車両またはレーダセンサシステムを装備した装置を、安全な状態にするために使用することができる。

例えば、このようなレーダセンサシステムを有する車両を、路肩または作業場に停車するために操舵することができる。しかしながら、実際の車線で迅速に停止させるために、レーダセンサシステムによって車両を制御することも可能である。レーダセンサシステムによって装置または車両を移行させたそれぞれの安全な状態は、故障した、すなわち遮断モードに移行した部分センサシステムの数に依存する場合もある。換言すれば、安全な状態は、より多くの部分センサシステムが遮断モードに移行している程、より短期的に作用する措置を含むか、またはより迅速に目標を達成することができる。

したがって、本発明は、本発明によるレーダセンサシステムを備え、レーダセンサシステムの出力データに依存して安全な状態、例えば安全な位置に制御可能な装置、特に車両も提供する。

さらに、方法であって、レーダセンサシステムの第１の部分センサシステムのセンサデータを受信するステップ、レーダセンサシステムの第２の部分センサシステムのセンサデータを受信するステップ、少なくとも１つの部分センサシステムを、他の部分センサシステムから独立して、通常モードから遮断モードへ移行させるステップ、出力データを生成するために、通常モードにある部分センサシステムのセンサデータのみを合成するステップ、および、生成された出力データを出力するステップ、を備える方法を提案する。

さらなる実施形態および発展形は、従属請求項および図面を参照した記述から明らかになる。

好ましい発展形によれば、レーダセンサシステムは、部分センサシステムに共通のクロック信号を供給するクロック発生器を備える。出力データを生成するためのセンサデータの合成は、有利には、クロック信号を使用して行う。このようにして、センサデータの同期を達成または改善することができる。

したがって、本発明による方法は、共通のクロック信号を部分センサシステムに供給するするステップを含み、共通のクロック信号を使用してセンサデータの合成を行う。

さらなる有利な発展形によれば、データ融合装置は、部分センサシステムによって生成されたセンサデータを、生データに近いレベルで合成するように構成されている。

Hall,D.L.とLlinas,J.による学術的な刊行物：“An introduction to multisensor data fusion”,“Proceedings of IEEE Bd.85,1997”の6~23頁には、データレベルを分類するためのシステムが提案されている。このシステムによれば、いわゆる「データ融合」では、ビームフォーミングを用いた雑音抑制の場合などのさらなる信号処理ステップの前に生のセンサデータを互いに合成する。いわゆる「特性融合」では、合成前に一義的な特徴の抽出を行う。次に、新たに組み合わせた特徴ベクトルを続いて、例えば、オーディオビジュアル音声認識において処理し、音響的および視覚的特徴ベクトルを組み合わせ、雑音の多い環境または妨害されたチャネルにおいても音声および唇の動きを組み合わせることによって、許容可能な認識速度を達成する。いわゆる「決定融合」では、全ての信号処理およびパターン認識ステップを実行した後にようやく合成を行う。

さらなる有利な発展形によれば、データ融合装置は、部分センサシステムによって生成されたセンサデータを、生データレベルまたはスペクトルレベルで合成するように構成されている。

さらなる有利な発展形によれば、制御装置は複数の制御器として構成されている。有利には、それぞれの部分センサシステムには、それぞれの部分センサシステムを遮断モードに移行させるための少なくとも１つの制御器を割り当てる。

さらなる有利な発展形によれば、制御装置はマイクロコンピュータとして構成されている。

さらなる有利な発展形によれば、データ融合装置は、複数の制御器のうちの少なくとも２つの制御器の間にデータインターフェースを備える。

さらなる有利な発展形によれば、制御装置は、少なくとも２つの部分センサシステムのための中央制御器を備えるか、または全ての部分センサシステムのための中央制御器からなっている。

さらなる有利な発展形によれば、少なくとも２つの部分センサシステムのアンテナ配置は、互いに対して点対称、軸対称および／または回転対称に配置している。

さらなる有利な発展形によれば、それぞれの部分センサシステムは、レーダセンサシステムの共通のコネクタを介して電気エネルギーを供給可能な独立したそれ自身の電圧供給装置を有する。

以下に概略的な図面に示す例示的な実施形態を参照して、本発明をより詳細に説明する。

本発明の一実施形態によるレーダセンサシステムを示す概略的なブロック図である。 １つの可能な実施形態によるレーダセンサシステムの詳細を示す概略図である。 図１および／または図２に示したレーダセンサシステムの電子回路アーキテクチャの具体例を示す概略的なブロック図である。 本発明のさらなる実施形態によるレーダセンサシステムを動作させる方法を説明するための概略的なフロー図である。

全ての図において、同じ、または機能が同じ要素および装置には、特に断りのない限り、同じ参照符号を付してある。方法ステップの番号付けは、明確にするためのものであり、特に別段の断りのない限り、特定の時間順序を示すものではない。特に、いくつかの方法ステップは同時に実行することもできる。

図１は、本発明の一実施形態によるレーダセンサシステムの概略的なブロック図を示す。

図１から分かるように、レーダセンサシステム１００は、それぞれセンサデータを生成するための少なくとも第１の部分センサシステム１０および第２の部分センサシステム２０を有する。それぞれの部分センサシステム１０、２０は、少なくとも１つの受信アンテナと少なくとも１つの送信アンテナとをそれぞれ有するアンテナ装置１３、２３を備える。図１には、第１部分センサシステム１０がアンテナ装置１３を備え、第２部分センサシステム２０がアンテナ装置２３を備えることを示している。レーダセンサシステム１００は、３つ以上の部分センサシステム１０、２０、例えば３つ、４つ、８つ、またはそれ以上の部分センサシステム１０、２０を有することもできることは理解されたい。

以下に説明するように、個々の部分センサシステム１０、２０のアンテナ装置１３、２３は、特に互いに対称的に配置することが好ましい。したがって、好ましくは、４で割り切れる偶数の部分センサシステム１０、２０を使用し、部分センサシステム１０、２０のアンテナ配置１３、２３は、互いに対して１つまたは２つの鏡面対称により配置することができる。

レーダセンサシステム１００は、さらに制御装置５０を備え、この制御装置によって、それぞれの部分センサシステム１０、２０は、他のそれぞれの部分センサシステム１０、２０から独立して通常モードから遮断モードに移行可能である。

制御装置５０は、図１に同様に概略的に単一のブロックとして示している。いくつかの特に有利な実施形態では、制御装置５０は、互いに独立した複数の個々の制御器からなり、これらの制御器うちの少なくとも１つの制御器を、それぞれの部分センサシステム１０、２０に割り当てる。このような実施形態を、例えば、図２を参照して以下により詳細に説明する。

レーダセンサシステム１００は、部分センサシステム１０、２０に共通のクロック信号７１を供給するクロック発生器６０をさらに備える。

レーダセンサシステム１００のデータ融合装置３０は、部分センサシステム１０、２０に結合しており、これにより、レーダセンサシステム１００の出力データを生成するために、部分センサシステムによって生成されたセンサデータを合成することができる。データ融合装置３０は、通常モードである、すなわち、実際に遮断モードに移行していない部分センサシステム１０、２０のセンサデータのみを合成するように設計し、設定している。

したがって、レーダセンサシステム１００が良好な場合、すなわち、全ての部分センサシステム１０、２０がエラーなしに機能している状態では、全ての部分センサシステム１０、２０のセンサデータをデータ融合装置３０によって合成する。しかしながら、レーダセンサシステム１００が緊急モードである場合、すなわち、少なくとも１つの部分センサシステムが遮断モードに移行している場合、遮断モードに移行している部分センサシステム１０、２０のセンサデータは、他の部分システム１０、２０のセンサデータと合成しない。

このことは、例えば、制御装置５０によって遮断モードに移行した部分センサシステム１０、２０が、もはやセンサデータをデータ融合装置３０に供給しないことによって実現することができる。代替的にはまたは付加的には、制御装置５０は、現在遮断モード移行している、および／またはかつて遮断モードに移行していたことがある全ての部分センサシステムについて、データ融合装置３０に通知することができる。データ融合装置３０は、データ融合装置３０が部分センサシステム１０、２０から受信するセンサデータであって、制御装置５０によって遮断モードに移行したことが示されたセンサデータを、出力データを生成する場合に考慮しない、すなわち、特に、例えば他のセンサデータと合成しないように構成してもよい。

さらに代替的には、遮断モードに移行したそれぞれの部分センサシステム１０、２０は、このことを、例えばセンサデータの一部として、またはデータ融合装置３０に伝送するセンサデータに付加しれたステータス信号として、データ融合装置３０に自身で通知することができる。したがって、データ融合装置３０は、このようにラベル付けされたセンサデータを、データ融合装置３０によって考慮しないように設計することができる。

データ融合装置３０は、部分センサシステム１０、２０とは別個に構成することができる。しかしながら、いくつかの有利な実施形態では、データ融合装置３０は、分散して構成し配置し、そしてそれぞれの部分センサシステム１０、２０のそれぞれの計算ユニットに加えて、個々の部分センサシステム１０、２０間のデータライン、好ましくは個々の部分センサシステム１０、２０間の直接のデータ接続も含む。

データ融合装置３０を制御装置５０に組み込むことも可能である。したがって、制御装置５０は、部分センサシステム１０、２０が有利にも恒久的に接触する中央制御器として機能することができ、制御装置５０は、いつでもそれぞれの部分センサシステム１０、２０を遮断モードに移行させることができる。このために、制御装置５０は、有利には、連続的に、または少なくとも規則的に、データ、例えば、それぞれの部分センサシステム１０、２０のセンサデータを受信し、これらセンサデータに基づいて、制御装置５０は、それぞれの部分センサシステム１０、２０が通常モードに留まることができるかどうか、または遮断モードに移行させるかどうか（または逆に、遮断モードに移行した部分センサシステム１０、２０を再び通常モードに移行させるかどうか）を決定する。

データ融合装置３０のために、複数の部分センサシステム１０、２０、または全ての部分センサシステム１０、２０のために独立した中央構成要素を使用する場合、この中央データ融合装置は、より多くの計算能力を有するように効率的に構成することができ、これにより、全体的にスペースを節約し、同時に利用可能な計算能力を増大させることができるという利点が生じる。さらに、部分センサシステム１０、２０間の直接的なデータラインの一部または全てを省略することができるので、このようにして、配線にかかるコストを低減することができる。

レーダセンサシステム１００が、例えば、４つの部分センサシステム１０、２０によって構成されており、それぞれの部分センサシステム１０、２０が、それぞれの部分センサシステム１０、２０の処理ユニットが、それ自身のセンサデータを通常モードの他の全ての部分センサシステム１０、２０のセンサデータと合成することができるように、他のそれぞれの部分センサシステム１０、２０との直接のデータ接続を使用することができることが望ましい場合、部分センサシステム１０、２０間に全部で６本の直接のデータラインが必要である。Ｎ個の部分センサシステム１０、２０の場合、全ての部分センサシステム１０、２０間に必要な直接データ接続の数はＮ^＊（Ｎ−１）／２に対応する。

これは、全ての部分センサシステム１０、２０がそれぞれ１つの中央データ融合装置３０のみと通信する場合と比較することができる。このために必要なデータラインはＮ本のみであり、すなわち、それぞれの部分センサシステム１０、２０とデータ融合装置３０との間に１本である。したがって、Ｎ個の部分センサシステムでは、Ｎ本のデータ線しか必要としない。

しかしながら、全ての部分センサシステム１０、２０の間に直接のデータラインを有する実施形態の利点は、これらの実施形態が、特に高い冗長性を有し、１つの中央データ融合装置３０（制御装置５０に一体化することができるが、必ずしもそうである必要はない）が共通の１つのエラー源とはならないことである。

既に述べたように、個々のセンサシステム１０、２０間のできるだけ永続的な通信、少なくとも規則的な通信が、できるだけ低い信号レベル、特に生データに近いレベルでセンサデータを合成できるようにするためには望ましい。

データ融合装置３０は、特に、部分センサシステム１０、２０によって生成されたセンサデータを生データレベルまたはスペクトルレベルで合成するように設計している。言い換えれば、特に、生のセンサデータ自体を合成することができるか（生データレベル）、または複合信号またはスペクトルを決定することができ、次いで、これらの信号を互いに合成する（スペクトルレベル）。

理想的には、合成は生データレベルで行うが、このことは、例えば数Ｇｂｐｓまたは多くのメモリを有する高性能のデータラインを必要とし、これらの２つの解決策は比較的労力がかかる。この労力を軽減するために、部分センサシステム１０、２０間の通信は、１Ｍｂｐｓと１０００Ｍｂｐｓとの間、特に２００Ｍｂｐｓと８００Ｍｂｐｓとの間、特に好ましくは３００Ｍｂｐｓと７００Ｍｂｐｓとの間で、後続の角度推定を行う前に、１つのレベルでセンサデータを合成するために使用することができる。

有利には、それぞれの部分センサシステム１０、２０において、全ての部分センサシステム１０、２０の全データボリュームを通常モードにおいてミラーリングし、これにより、これに関しても高度の冗長性を設ける。

部分センサシステム１０、２０のアンテナ装置１３、２３は、少なくとも１つのタイプの対称性にしたがって配置することが特に好ましい。例えば、２つのアンテナ装置１３、２３の場合、アンテナ装置は、特に、例えば、図２および図３を参照して以下に説明するように、鏡面対称軸に対して鏡面対称に配置することができる。

例えば、レーダセンサシステム１００の４つのアンテナ装置１３、２３を設ける場合、２つの鏡面対称軸を有する装置が有利であり、２つの空間次元においてレーダセンサシステムが良好な場合には高精度を達成することができ、（遮断モードに移行した部分センサシステムによる）故障を回避するために遮断モードにおいて高い冗長性が得られる。

部分センサシステム１０、２０のアンテナ装置１３、２３のいくつか、または全てを点対称に配置することも有利である。しかしながら、対称性を有しておらず、例えば、入れ子になっているか、または擬似ランダムな配置を有する部分センサシステム１０、２０のアンテナ装置１３、２３を互いに対して配置することも可能である。

図２は、可能な実施形態によるレーダセンサシステム１００の詳細を示し、第１部分センサシステム１０の第１アンテナ構成１３は、鏡面対称軸Ｓに関して第２部分センサシステム２０の第２アンテナ構成２３に対して鏡面対称に構成し配置している。図２に示すように、鏡面対称軸Ｓの左側に示す要素は第１部分センサシステム１０の第１アンテナ装置１３に属し、ミラー対称軸Ｓの右側に示す要素は第２部分センサシステム２０の第２アンテナ装置２３に属する。

以下では、アンテナ装置１３、２３またはレーダセンサシステム１００を車両の一部として構成している例を用いて、アンテナ装置１３、２３の互いに対する配置（すなわち、特に、向きおよび位置決め）について説明する。この場合、図２において、水平方向（すなわち、左から右へ）は、車両の運転時の水平方向、そして垂直方向すなわち図２の上方から下方への方向は、車両の運転時の垂直方向、すなわち道路上の異なる高さに対応するものとする。したがって、水平方向における受信アンテナおよび／または送信アンテナの分散した配置は、車両に対する物体のいわゆる「方位角」を決定するために適している。これに対して、垂直方向における受信アンテナおよび／または送信アンテナの分散した配置は、車両に対する物体のいわゆる「仰角」を特に正確に決定するために適している。

また、図２に示すように、これら２つのアンテナ装置１３、２３のそれぞれは、集合的に「ＲＸ」と呼ぶ複数の受信アンテナと、集合的に「ＴＸ」と呼ぶ複数の送信アンテナとを含む。両方のアンテナ装置１３、２３の受信アンテナＲＸは、有利には、図２の例では水平方向に一列に並んで互いに平行に配置している。既に述べたように、このようにして、水平方向に特に高い分解能が得られ、すなわち、車両の周辺にある物体の車両に対する方位角を、レーダセンサシステム１００によって特に正確に決定することができる。図２に示す例では、第１アンテナ装置１３は、例えば列アンテナとして構成した８つの受信アンテナＲＸを有する。

受信アンテナＲＸに加えて、第１アンテナ装置１３は、さらに４つの送信アンテナＴＸを含み、図２によれば、この送信アンテナＴＸは同様に列アンテナとして構成しているが、原理的には、他の形式のアンテナも可能である。図２にさらに示すように、有利には、それぞれ２つの送信アンテナＴＸは、列方向に沿ってそれぞれ正確に１つの他の送信アンテナＴＸと同一線上に配置されるように整列している。同一線上の２対の送信アンテナＴＸは、水平方向に、さらに垂直方向にも互いにシフトしている。言い換えれば、いずれの２つの送信アンテナも、垂直方向に全く同じようには配置していない。有利には、垂直方向に隣接するそれぞれ２つの送信アンテナＴＸが、垂直方向に部分的に重なり合うようにすることができる。このようにして、垂直方向に特に正確な分解能を達成することができ、車両の周辺の物体の仰角をレーダセンサシステム１００によって特に正確に決定することができる。すなわち、このようにして、レーダセンサシステム１００の出力データの仰角性能を改善することができる。

既に述べたように、第１アンテナ装置１３および第２アンテナ装置２３は、鏡面対称軸Ｓに対して互いに鏡像的に構成し配置している。

それぞれのアンテナ装置１３、２３の送信アンテナＴＸは、それぞれ、対応するアンテナ装置１３、２３のそれぞれの受信アンテナＲＸよりも水平方向に鏡面対称軸Ｓからさらに離れている。第１アンテナ装置１３の受信アンテナＲＸは、互いに対してだけでなく、第２アンテナ装置２３の同様に配置された受信アンテナＲＸに対しても平行かつ直列に配置しており、これにより、図２に示すレーダセンサシステムは、互いに平行に一列に配置した全部で１６個の受信アンテナＲＸを備える。

垂直方向にも、それぞれの送信アンテナＴＸは、有利には、いずれの送信アンテナＴＸもいずれかの受信アンテナＲＸと垂直方向に同じレベルに配置されないように配置している。このようにして、垂直方向の分解能、すなわち、出力データの仰角性能をさらに改善することができる。アンテナ装置１３、２３のそれぞれいずれか１つの受信アンテナＴＸが、互いに平行に配置された受信アンテナＲＸと垂直方向に重なり合い、特に、対応する送信アンテナＴＸの垂直方向の寸法の大部分が、受信アンテナＲＸの寸法の大部分と重なり合うようにすることができる。さらに、受信アンテナＲＸと重なり合う送信アンテナＴＸに垂直方向に隣接する送信アンテナＴＸは、垂直方向に受信アンテナＲＸに直接に接続されるが、水平方向には受信アンテナＲＸから離間するように配置してもよい。

図２の例から、２つの部分センサシステム１０、２０の一方が通常モードから遮断モードに移行する場合に、それぞれ残された部分センサシステム１０、２０は、レーダセンサシステムの出力データを、垂直方向に分解能を変更せずに供給し、水平方向に分解能を低下させて、例えば半分にして供給することができることが明らかに分かる。

したがって、図２に示す実施形態は、レーダセンサシステム１００の緊急モードにおいても仰角性能が特に重要であるレーダセンサシステム１００に特に適している。またその代わりとして、このレーダセンサシステムは、２つの部分センサシステム１０、２０を用いて構成することもでき、これらの部分センサシステムのアンテナ装置１３、２３は鏡面対称軸Ｓに対して鏡面対称に構成し配置し、この鏡面対称軸Ｓは水平方向に延在する。したがって、この場合、レーダセンサシステム１００は、一定の方位角特性を提供するために特によく適しており、緊急モードでは、仰角特性は、遮断モードに移行した部分センサシステム１０、２０の数に応じて低下する。

上述のように、４個または１６個、または４で割り切れる別の個数の部分センサシステム１０、２０を有するレーダセンサシステム１００が有利であることが分かるが、それは、このようなレーダセンサシステムが、水平方向および垂直方向の両方において互いに鏡面対称に配置しているか、またはより一般的には、２つの相互に垂直な鏡面対称軸Ｓに対して互いに鏡像的に配置したアンテナ装置１３、２３を備えることができるからである。このような配置では、部分センサシステムが故障した場合にも、ほぼ完全な仰角性能ならびにほぼ完全な方位角特性が依然として達成できる。２つの部分センサシステム１０、２０のみを有するレーダセンサシステム１００は、寸法が小さく、コストが低いという利点を有する。

個々の部分センサシステム１０、２０のアンテナ装置１３、２３の鏡像的に同じ、または少なくともほぼ同様の構成は、レーダセンサシステム１００の緊急モードにおいて、１つ以上の部分センサシステム１０、２０が遮断モードに移行されており、他の部分センサシステム１０、２０がまだ通常モードである場合に、どの部分センサシステム１０、２０が遮断モードに移行されたのかに依存してレーダセンサシステム１００の出力データの品質および／またはさらなる特性が異なることはほとんどないという利点を有する。

図２を参照して提示する実施形態は、例えば、いずれの部分センサシステム１０、２０が故障したのかに関わらず、方位角特性の同じ低下および仰角性能の同じ変化（すなわち、変化しない）が起こるという利点を有する。後者は、図２の２つのそれぞれの部分センサシステム１０、２０のそれぞれの送信アンテナＴＸに対して、同じ垂直方向高さに配置した他の２つの部分センサシステム１０、２０の少なくとも１つの送信アンテナＴＸを設けており、図２の２つのそれぞれの部分センサシステム１０、２０のそれぞれの受信アンテナＲＸに対して、同じ垂直方向高さに配置した他の２つの部分センサシステム１０、２０の少なくとも１つの受信アンテナＲＸを設けていることに基づいている。

図３は、図１および図２に示したレーダセンサシステム１００の電子回路アーキテクチャの具体例の概略的なブロック図を示す。

互いに独立した２つの部分センサシステム１０、２０へのレーダセンサシステム１００の分離が、図３では、実質的に水平方向の破線状の曲線で示している。この曲線より上方の要素は、第１部分センサシステム１０に含めるか、または第１部分システム１０の一部として構成している。この曲線より下方の要素は、第２部分センサシステム２０に割り当てるか、もしくは第２部分センサシステム２０の一部として構成している。

図２においてまとめてＴＸと呼ぶ送信アンテナは、図３に示す電子回路アーキテクチャでは、それぞれ４つの送信アンテナのブロックにまとめ、１１および２１により示している。第１アンテナ装置１３の送信アンテナブロック１１は、第１部分センサシステム１０に割り当てており、その一部として構成されている。第２アンテナ装置２３の送信アンテナブロック２１は、第２部分センサシステム２０に割り当てており、その一部として構成されている。言うまでもなく、アンテナ装置１３、２３は、それぞれ、複数の送信アンテナブロックおよび／または他の数の送信アンテナＴＸ、例えば、それぞれ２つの送信アンテナを有する送信アンテナブロックを備えることもできる。

図２においてまとめてＲＸと呼ぶ受信アンテナは、図３に示す電子回路アーキテクチャでは、それぞれ８つの受信アンテナのブロックにまとめ、１２もしくは２２により示している。第１アンテナ装置１３の受信アンテナブロック１２は、第１部分センサシステム１０に割り当てており、その一部として構成されている。第２アンテナ装置２３の受信アンテナブロック２２は、第２部分センサシステム２０に割り当ており、その一部として構成されている。言うまでもなく、アンテナ装置１３、２３は、それぞれ、複数の受信アンテナブロックおよび／または他の数の受信アンテナＲＸ、例えば、それぞれ４つの受信アンテナまたは２つの受信アンテナを有する受信アンテナブロックを備えることができる。

それぞれいずれか１つの送信アンテナブロック１１およびそれぞれいずれか１つの受信アンテナブロック１２は、一緒にそれぞれ１つの集積回路１４、２４に割り当てており、および／またはこの集積回路１４、２４の一部として形成している。

集積回路１４、２４は、特にＭＭＩＣＳ（モノリシックマイクロ波集積回路）としてもよい。これとは対照的に、従来技術で知られている多くのレーダセンサシステムでは、全ての送信アンテナおよび受信アンテナのための電子機器は、コスト上の理由から単一の集積回路上に集積されており、したがって、この集積回路に障害が発生した場合、一般に遮断モードによって、全ての送信アンテナおよび全ての受信アンテナが検出される。

集積回路１４、２４では、例えば、信号を生成するＨＦモジュール、送信機、ベースバンドチェーンを有する受信機、および／またはアナログ−デジタル変換器などを有利に集積化することができる。それぞれ関連する集積回路１４、２４を有する送受信アンテナブロック１１、２１の組み合わせを「レーダフロントエンド」と呼ぶこともできる。

図３は、図１を参照して既に説明したクロック発生器６０が、集積回路１４、２４に共通のクロック信号７１をどのように利用可能にするかを同様に説明している。

図１に示した実施形態の変形例である図３に示す実施形態では、制御装置５０は複数の制御器１５、２５を含み、それぞれの部分センサシステムには、それぞれの部分センサシステム１０、２０を遮断モードに移行させるための少なくとも１つの制御器１５、２５を割り当てている。図３を参照して説明するように、有利には第１制御器１５は、第１部分センサシステム１０に割り当てており、特にこの第１部分センサシステムの一部として構成しており、第２制御器２５は、第２部分センサシステム２０に割り当てており、特にこの第２部分センサシステムの一部として構成している。

好ましくは、制御器１５、２５はマイクロコントローラとして構成している。しかしながら、制御器１５、２５は、代替的にまたは付加的に、特定用途向け集積回路、ＦＰＧＡなどを含んでもよく、またはそのように構成してもよい。

図３を参照してさらに説明するように、データ融合装置３０は、制御器１５、２５間の直接的なデータインターフェースを備え、このインターフェースは、個々の部分センサシステム１０、２０のセンサデータを交換してそれらを合成するために使用する。それぞれの制御装置１５、２５には、それぞれの電圧供給装置１６、２６を介して供給電圧を供給する。オプションとして、個々の電圧供給装置１６、２６は、少なくとも（好ましくは正確に１つの）コネクタ４０によって、例えば、頻繁に使用するＣＡＮバスなどの車両バスシステムに接続していてもよいし、または接続することもできる。

センサデータの合成は、有利には、両方の制御器１５、２５（もしくは、３つ以上の部分センサシステム１０、２０を設けている場合には、全ての）において行い、良好な場合、両方の部分センサシステム１０、２０が機能しているときには、それぞれの制御器１５、２５は、内容に関して同じ出力データを生成し出力することができる。換言すれば、それぞれの制御器１５、２５内に完全なミラーリングが存在することができる。

２つの部分センサシステム１０、２０の一方が遮断モードに移行した場合、この部分センサシステムのセンサデータはもはやセンサデータを合成するために使用しない。図３に示すように正確に２つの部分センサシステム１０、２０を備える場合には、センサデータの合成はもはや行わず、遮断モードに移行していない部分センサシステム１０、２０のセンサデータのみを、出力データとして使用しかつ／またはその処理をする。

図３は、制御器１５、２５が、異なる様々なシステムを介して、例えば共通のバスシステムにも出力データを出力することができることを示している。これは、例えば、ＣＡＮインターフェース、イーサネット（登録商標）インターフェース１８、２８、および／またはＦｌｅｘＲａｙ（フレックスレイ）インターフェース１９、２９を介して行うことができる。

正確に１つの接続プラグ４０を有する図３に例示した場合に対して代替的に、複数の接続プラグ、すなわち、特に、部分センサシステム１０、２０毎に少なくとも１つの接続プラグを設けることもできる。

図４は、本発明のさらなる実施形態によるレーダセンサシステムを動作させる方法を説明するための概略的なフロー図を示す。図４に示すシステムは、特にレーダセンサシステム１００を動作させるために使用することができる。したがって、図４を参照して説明する方法は、レーダセンサシステム１００に関して既に説明した全ての変更例および発展形にしたがって適合させることができ、その逆も同様である。

本発明による方法の以下の説明におけるいかなる関連付けも、説明の都合上の性質のものであり、必ずしも、この方法がこの構成要素の使用に正確に限定されることを意味するものではない。以下で図１〜図３の参照番号に言及するときはいつでも、このことが主に説明を目的としており、この方法がこれらの要素の使用に正確に限定されることを意味するものではないことも理解されたい。

ステップＳ１０において、レーダセンサシステム１００の第１部分センサシステム１０の上流側でセンサデータを受信し、そして第１部分センサシステム１０は、少なくとも１つの受信アンテナＲＸおよび少なくとも１つの送信アンテナＴＸを有するアンテナ装置１３を備える。

ステップＳ２０において、レーダセンサシステム１００の少なくとも１つの第２部分センサシステム２０からセンサデータを受信し、第２部分センサシステム２０は、少なくとも１つの受信アンテナＲＸおよび少なくとも１つの送信アンテナＴＸを有するそれ自身の第２アンテナ装置２３を備える。第１および第２の部分センサシステム１０、２０は、特にアンテナ装置１３、２３の配置および構成に関して、図１〜図３を参照して上述したように有利に構成することができる。ステップＳ１０およびＳ２０は、特に、必要に応じて、説明する方法ステップのさらに別のステップと同時に行うこともできる。

ステップＳ３０において、部分センサシステム１０、２０には、例えば、クロック発生器６０を参照して上述したように、共通のクロック信号７１が供給される。クロック信号７１の供給Ｓ３０は、好ましくは、規則的に、連続的に、および／またはより長い期間にわたって行う。

ステップＳ４０では、特に制御器５０に関して上述したように、少なくとも１つの部分センサシステム１０、２０を、他の部分センサシステム１０、２０から独立して、通常モードから遮断モードに移行させる。

ステップＳ５０では、特にデータ融合装置３０を関して上述したように、出力データを生成するために、通常モードの部分センサシステム１０、２０のセンサデータのみを互いに合成する。

ステップＳ６０において、生成したその出力データは、例えば、上述したようなコネクタ４０、例えば、車両に接続するように構成したコネクタ４０に出力する。生成したその出力データは、他の方法で、例えば無線で車両に出力することもできる。

言及した上記方法は、正確に２つの部分センサシステム１０、２０を有するレーダセンサシステムに限定されることはなく、３つ以上の部分センサシステム１０、２０を有するレーダセンサシステム１００にも同様に適用することができることは理解されたい。

この方法は、好ましくは、遮断モードに移行させた少なくとも１つの部分センサシステム１０、２０を再び通常モードに移行させるステップＳ７０も含む。遮断モードに移行させるステップＳ４０および通常モードのステップＳ７０は、それぞれ、部分センサシステム１０、２０のセンサデータを評価し、そしてこのセンサデータに基づいて、それぞれの部分センサシステム１０、２０を通常モードに移行させるべきか、通常モードで動作させ続けるべきか、遮断モードに移行させるべきか、および／または遮断モードで動作させ続けるべきか、を決定する下位ステップを含むことができる。

以上、本発明を好ましい実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。特に、本発明は、本発明の本質から逸脱することなく、多様な方法で変更または修正することができる。

Claims (10)

1. レーダセンサシステム（１００）であって、
   それぞれセンサデータを生成するための少なくとも１つの第１の部分センサシステム（１０）および第２の部分センサシステム（２０）であって、それぞれの部分センサシステム（１０、２０）が、少なくとも１つの受信アンテナ（ＲＸ）および少なくとも１つの送信アンテナ（ＴＸ）を有するアンテナ装置（１３、２３）を備えた、第１の部分センサシステム（１０）および第２の部分センサシステム（２０）、
   それぞれの部分センサシステム（１０、２０）が独立して通常モードから遮断モードへ移行可能である制御装置（５０）、および
   通常モードの部分センサシステム（１０、２０）のセンサデータのみを出力データを生成するために合成するように構成したデータ融合装置（３０）、
   を備えたレーダセンサシステム（１００）。
2. 請求項１に記載のレーダセンサシステム（１００）において、
   前記データ融合装置（３０）が、前記部分センサシステム（１０、２０）によって生成されたセンサデータを、生データに近いレベルで合成するように構成された、レーダセンサシステム（１００）。
3. 請求項２に記載のレーダセンサシステム（１００）において、
   前記データ融合装置が、前記部分センサシステムによって生成されたセンサデータを、生データレベルまたはスペクトルレベルで合成するように構成された、レーダセンサシステム（１００）。
4. 請求項１から３までのいずれか１項に記載のレーダセンサシステム（１００）において、
   前記制御装置が複数の制御器として構成しており、それぞれの部分センサシステムに、前記それぞれの部分センサシステムを遮断モードに移行させるための少なくとも１つの前記制御器を割り当てた、レーダセンサシステム（１００）。
5. 請求項４に記載のレーダセンサシステム（１００）において、
   前記制御器がマイクロコントローラとして構成された、レーダセンサシステム（１００）。
6. 請求項１から５までのいずれか１項に記載のレーダセンサシステム（１００）において、
   前記データ融合装置が、前記複数の制御器のうちの少なくとも２つの制御器の間のデータインターフェースを備えた、レーダセンサシステム（１００）。
7. 請求項１から６までのいずれか１項に記載のレーダセンサシステム（１００）において、
   前記制御装置が、少なくとも２つの前記部分センサシステムのための中央制御器を備えるか、または全ての部分センサシステムのための中央制御器からなっている、レーダセンサシステム（１００）。
8. 請求項１から７までのいずれか１項に記載のレーダセンサシステム（１００）において、
   少なくとも２つの部分センサシステムのアンテナ配置が、互いに対して点対称、軸対称および／または回転対称に配置された、レーダセンサシステム（１００）。
9. 請求項１から８までのいずれか１項に記載のレーダセンサシステム（１００）において
   それぞれの前記部分センサシステム（１０、２０）が、レーダセンサシステム（１００）の共通のコネクタ（４０）を介して電気エネルギーを供給可能な独立したそれ自身の電圧供給装置（１６、２６）を有する、レーダセンサシステム（１００）。
10. レーダセンサシステム（１００）を動作させる方法であって、
    レーダセンサシステム（１００）の第１の部分センサシステム（１０）のセンサデータを受信するステップ（Ｓ１０）、
    レーダセンサシステム（１００）の第２の部分センサシステム（２０）のセンサデータを受信するステップ（Ｓ２０）、
    部分センサシステム（１０、２０）に共通のクロック信号（７１）を供給するステップ（Ｓ３０）、
    少なくとも１つの部分センサシステム（１０、２０）を、他の部分センサシステム（１０、２０）から独立して、通常モードから遮断モードへ移行させステップ（Ｓ４０）、
    共通のクロック信号（７１）を用いて、出力データを生成するために通常モードにある部分センサシステムのセンサデータのみを合成するステップ（Ｓ５０）、および
    生成された出力データを出力するステップ（Ｓ６０）、
    を含む方法。

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