JP2022521823A - レーダシステム - Google Patents
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Abstract
Description
Φd=4πνTc/λ (1)
ここで、νはオブジェクトの速度であり、Tcはチャープ周期性であり、λはチャープの開始周波数に対応する波長である。フレームにおけるチャープを介して位相において線形漸進があるので、位相変化ΦdはFFTを用いて推定され得る。位相変化Φdが推定されると、一例において、速度推定値νest1は、νest1を得るために式1を逆にすることによって下記のように推定され得る。
Vest1=λΦd/4πTc (2)
別の例において、νest1は、上述のようにドップラーFFTを実施し、結果のレンジドップラーアレイにおける対象のオブジェクトに対応するピークの位置を見つけることによって推定される。νmaxorig=λ/4Tcであり、オブジェクトの速度が+/-0.5×νmaxorigを超える場合、νest1は、νmaxorigのおよそ整数倍である誤差を含み得る。νmaxorigは、これ以降に更に詳しく説明するように、νest2を用いることなく、チャープの第1のシーケンスのみ(又はチャープの第2のシーケンスのみ)を用いた場合に、一義的に検出可能な速度である。
Vest2=(ΔΦk/π)×νmaxorig (3)
ここで、ΔΦは、レンジドップラーアレイにおけるピークの位相差(又は複数の位相差の平均)(例えば、FMCWレーダシステムが複数の送信及び受信アンテナを有することを考慮するため)であり、K=Tc/ΔT、νmaxorig=λ/4Tcであり、λは、送信が開始された時点の(例えば、図4に関連して上述された、方法400の動作405における)、FMCWレーダシステムの送信の波長である。
νtrue=νest1+2nνmaxorig (4)
ここで、nは、速度計算の曖昧性を推定する整数であり、n=(νest2-νest1)/2νmaxorigとして定義される。少なくとも幾つかの例において、nの計算された値は、オブジェクトの実際の速度を判定するために式4において用いる前に、最も近い整数に丸められ得る。別の例において、νmaxorigの種々の負及び正の(0を含む)整数倍がνest1に加算されて種々の合計を生成し得、νest2に数値的に最も近い合計がνtimeとして選択される。
Claims (20)
- レーダシステムであって、
レーダトランシーバ集積回路(IC)を含み、
前記レーダトランシーバ集積回路(IC)が、
1つ又は複数のチャープ制御信号を生成するように構成可能なタイミングエンジンと、
前記タイミングエンジンに結合される局部発振器であって、
前記1つ又は複数のチャープ制御信号を受け取り、
前記1つ又は複数のチャープ制御信号に従って、チャープの第1のシーケンスを含むフレームを生成する、
ように構成される前記局部発振器と、
前記局部発振器に結合される変調器と、
を含み、
前記変調器が、前記フレームがチャープの前記第1のシーケンスと、第1の周波数値だけオフセットされたチャープの第2のシーケンスとを含むように、チャープの前記第2のシーケンスを生成するために、チャープの前記第1のシーケンスを変調するように構成される、
レーダシステム。 - 請求項1に記載のレーダシステムであって、前記レーダトランシーバICが、前記タイミングエンジン及び前記変調器に結合される制御モジュールを更に含み、前記制御モジュールが、
前記チャープ制御信号の生成を少なくとも部分的に制御するように、1つ又は複数のパラメータ値を前記タイミングエンジンに送信するように構成され、及び
チャープの前記第1のシーケンスの前記変調を少なくとも部分的に制御するように、1つ又は複数の信号を前記変調器に送信するように構成される、
レーダシステム。 - 請求項1に記載のレーダシステムであって、前記レーダトランシーバICが、
反射されたチャープのフレームを受け取るように構成され、前記反射されたチャープが、前記レーダシステムの視野内のオブジェクトによって反射されたチャープの前記第1のシーケンス及びチャープの前記第2のシーケンスを含み、
反射されたチャープの前記フレームに対応するデジタル中間周波数(IF)信号を生成するように構成され、及び
チャープの前記第1のシーケンスに対応する第1の復調されたデジタルIF信号とチャープの前記第2のシーケンスに対応する第2の復調されたデジタルIF信号とを取得するために、前記デジタルIF信号を復調するように構成され、復調の前に、チャープの前記第1のシーケンスがチャープの前記第2のシーケンスから前記第1の周波数値だけ、前記デジタルIF信号においてオフセットされている、
レーダシステム。 - 請求項3に記載のレーダシステムであって、処理要素を更に含み、前記処理要素が、
前記第1の復調されたデジタルIF信号と前記第2の復調されたデジタルIF信号とに対してレンジ高速フーリエ変換(FFT)を実施して、前記第1の復調されたデジタルIF信号に対して第1のレンジアレイと前記第2の復調されたデジタルIF信号とに対して第2のレンジアレイを生成するように構成され、及び
前記第1のレンジアレイに対して及び前記第2のレンジアレイに対してドップラーFFTを実施して、前記第1のレンジアレイに対応する第1のレンジドップラーアレイと前記第2のレンジアレイに対応する第2のレンジドップラーアレイとを生成するように構成される、
レーダシステム。 - 請求項4に記載のレーダシステムであって、前記レーダシステムの前記視野内の前記オブジェクトの速度を判定するために、前記処理要素が更に、
前記レーダシステムの前記視野内の前記オブジェクトに対する第1の速度推定を、前記第1のレンジドップラーアレイ又は前記第2のレンジドップラーアレイの少なくとも1つに基づいて計算するように構成され、
前記レーダシステムの前記視野内の前記オブジェクトに対する第2の速度推定を、前記第1のレンジドップラーアレイ及び前記第2のレンジドップラーアレイにおける前記レーダシステムの前記視野内の前記オブジェクトに対応するピークの位相差に基づいて計算するように構成され、及び
前記オブジェクトの前記速度を、前記第1の速度推定及び前記第2の速度推定に基づいて計算するように構成される、
レーダシステム。 - 請求項1に記載のレーダシステムであって、チャープの前記第1のシーケンスを含む前記フレームが、第1の最大測定可能速度に関連し、チャープの前記第1のシーケンスとチャープの前記第2のシーケンスとを含む前記フレームが、前記第1の最大測定可能速度より大きい第2の最大測定可能速度に関連する、レーダシステム。
- 請求項1に記載のレーダシステムであって、前記レーダシステムが、前記レーダトランシーバICの受信チャネル間の系統的位相オフセットを判定するように較正モードで動作するように構成され、前記系統的位相オフセットが、前記レーダシステムの視野内のオブジェクトの速度を判定する際に用いられる、レーダシステム。
- 請求項1に記載のレーダシステムであって、チャープの前記第1のシーケンス及びチャープの前記第2のシーケンスが、1+ej2πΔftによって表され、ここでΔfが、前記第1の周波数値であり、tが時間を表す、レーダシステム。
- 請求項1に記載のレーダシステムであって、チャープの前記第1のシーケンス及びチャープの前記第2のシーケンスが、前記レーダシステムの同じアンテナを用いて送信される、レーダシステム。
- レーダシステムにおいて、概算速度を判定するための方法であって、前記方法が、
送信チャネルを介して、チャープの第1のシーケンスと、チャープの前記第1のシーケンスから或る周波数(Δf)だけオフセットされたチャープの第2のシーケンスとを有するチャープのフレームの送信を開始することと、
受信チャネルを介して、反射されたチャープのフレームを受信することであって、前記反射されたチャープが、前記レーダシステムの視野内のオブジェクトによって反射されたチャープの前記第1のシーケンス及びチャープの前記第2のシーケンスを含むことと、
前記受信チャネルを介して、反射されたチャープの前記フレームに対応するデジタル中間周波数(IF)信号を生成することと、
チャープの前記第1のシーケンスに対応する第1の復調されたIF信号とチャープの前記第2のシーケンスに対応する第2の復調されたIF信号とを形成するため、プロセッサを介して、前記デジタルIF信号を復調することと、
前記プロセッサを介して、前記第1の復調されたIF信号及び前記第2の復調されたIF信号に少なくとも部分的に従って前記概算速度を判定することと、
を含む、方法。 - 請求項10に記載の方法であって、前記第1の復調されたIF信号及び前記第2の復調されたIF信号に少なくとも部分的に従って、前記レーダシステムの視野におけるオブジェクトに対する前記概算速度を判定することが、
前記第1の復調されたIF信号及び前記第2の復調されたIF信号に対してレンジ高速フーリエ変換(FFT)を実施して、前記第1の復調されたIF信号に対応する第1のレンジアレイと前記第2の復調されたIF信号に対応する第2のレンジアレイとを生成することと、
前記第1のレンジアレイ及び前記第2のレンジアレイに対してドップラーFFTを実施して、第1のレンジドップラーアレイ及び第2のレンジドップラーアレイを生成することと、
を含む、方法。 - 請求項11に記載の方法であって、前記方法が、前記第1のレンジドップラーアレイ又は前記第2のレンジドップラーアレイの少なくとも1つを用いて、前記レーダシステムの前記視野内の前記オブジェクトの前記概算速度を判定することを更に含み、前記判定することが、
前記第1のレンジドップラーアレイ又は前記第2のレンジドップラーアレイの少なくとも1つに基づいて、前記レーダシステムの前記視野内の前記オブジェクトに対する第1の速度推定を計算することと、
前記第1のレンジドップラーアレイ及び前記第2のレンジドップラーアレイにおける前記レーダシステムの前記視野内の前記オブジェクトに対応するピークの位相差に基づいて、前記レーダシステムの前記視野内の前記オブジェクトに対する第2の速度推定を計算することと、
前記第1の速度推定及び前記第2の速度推定に基づいて前記オブジェクトの前記概算速度を計算することと、
によって行われる、方法。 - 請求項12に記載の方法であって、レーダトランシーバ集積回路(IC)の受信チャネル間の系統的位相オフセットを判定するために較正モードにおいて動作することを更に含み、前記系統的位相オフセットが、前記レーダシステムの前記視野内の前記オブジェクトの前記概算速度を判定する際に用いられる、方法。
- 請求項10に記載の方法であって、チャープの前記第1のシーケンスとチャープの前記第1のシーケンスからΔfだけオフセットされたチャープの前記第2のシーケンスとを有するチャープの前記フレームの送信を開始することが、
チャープパラメータ値に従って、1つ又は複数のチャープ制御信号を生成することと、
前記1つ又は複数のチャープ制御信号に従って、チャープの前記第1のシーケンスを含むフレームを生成することであって、前記フレームが、チャープの前記第1のシーケンスを含み、第1の最大測定可能速度に関連していることと、
前記フレームが、チャープの前記第1のシーケンスと前記Δfだけオフセットされたチャープの前記第2のシーケンスとを含むようにチャープの第2のシーケンスを生成するようにチャープの前記第1のシーケンスを変調することであって、前記フレームが、チャープの前記第1のシーケンス及びチャープの前記第2のシーケンスを含み、前記第1の最大測定可能速度より大きい第2の最大測定可能速度に関連していることと、
を含む、方法。 - 請求項14に記載の方法であって、チャープの前記第1のシーケンス及びチャープの前記第2のシーケンスが1+ej2πΔftによって表され、ここでtが時間を表す、方法。
- 請求項10に記載の方法であって、変調の前に、チャープの前記第2のシーケンスが、前記デジタルIF信号において、チャープの前記第1のシーケンスから前記Δfだけオフセットされている、方法。
- レーダシステムにおける速度を判定するための方法であって、前記方法が、
チャープの第1のシーケンスとチャープの前記第1のシーケンスから或る周波数(Δf)だけオフセットされたチャープの第2のシーケンスとを含むチャープのフレームを送信することに基づいて取得された少なくとも1つのレンジドップラーアレイに基づいて、第1の速度推定を、処理要素を介して、計算することと、
前記少なくとも1つのレンジドップラーアレイにおける第1のピークと前記第1のピークに対応する少なくとも第2のレンジドップラーアレイにおける第2のピークとの位相差に基づいて第2の速度推定を、前記処理要素を介して、計算することであって、前記少なくとも第2のレンジドップラーアレイが、チャープの前記第1のシーケンスと、チャープの前記第1のシーケンスから前記Δfだけオフセットされたチャープの前記第2のシーケンスとを有するチャープの前記フレームを送信することに基づいて取得されることと、
前記処理要素を介して、前記第1の速度推定及び前記第2の速度推定に基づいて前記速度を計算することと、
を含む、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、I/Q変調器を用いて1+ej2πΔftに従って、チャープの前記第1のシーケンスを変調することによって、チャープの前記第2のシーケンスが、チャープの前記第1のシーケンスからオフセットされ、ここで、tが時間を表す、方法。
- 請求項18に記載の方法であって、チャープの前記第1のシーケンス及びチャープの前記第2のシーケンスが、1+ej2πΔftに従って記載されるようにチャープの前記第1のシーケンスを変調することが、前記レーダシステムの最大測定可能速度を、約TC/ΔT’のファクタだけ増加させ、ここで、Tcがチャープの前記第1のシーケンス及びチャープの前記第2のシーケンスの周期性であり、ΔT=Δf/sであり、sがチャープの前記第1のシーケンスの勾配である、方法。
- 請求項17に記載の方法であって、前記第1の速度推定及び前記第2の速度推定にs基づいて前記速度を計算することが、
前記第1の速度推定及び前記第2の速度推定に関連する曖昧性を判定することと、
前記第1の速度推定、前記第2の速度推定、及び前記判定された曖昧性に基づいて、前記レーダシステムの視野におけるオブジェクトの前記速度を計算することと、
を含む、方法。
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