JP3958791B2 - 距離または相対速度を検出するためのレーダー機器を有する回路装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念による、距離または相対速度を検出するためのレーダー機器を有する回路装置に関する。
距離または相対速度を検出するためのレーダー機器を備えた回路装置は、運転者に危険な状況に対して注意を喚起するため、または車両の機能、例えばブレーキ、機関、エアバッグトリガ等の制御に自動的に介入するために使用される。
発進停止の繰り返される市街地走行での交通状況では、先行車両との車間距離を狭い範囲、例えば０から１０ｍの範囲で迅速かつ正確に測定することが必要である。なぜなら、とくにこの範囲で距離に関する正確な情報が必要だからである。
刊行物ＰＣＴ／ＤＥ９４/０１３８２からすでに、連続的に周波数変調されたレーダー信号を放射するレーダー機器が公知であり、ここでは接近領域と遠方領域とに対して異なる変調速度が使用される。０から４０ｍの接近領域では大きな変調速度によってエコー周波数が抑圧される。４００ｍまでの遠方領域は小さな変調速度によって測定される。
本発明の課題は、車両の種々の速度に適合された改善された回路装置を提供することである。
この課題は請求項１の構成によって解決される。
本発明の重要な利点は、レーダー機器の変調速度が車両の速度に適合されることである。その結果、レーダー機器の到達距離と精度が車両速度に整合され、従って距離および相対速度についての正確な情報を得ることができる。
本発明の有利な構成および改善実施例は従属請求項に記載されている。
レーダー機器は速度が緩慢なときには、大きな変調速度のレーダー信号を送出する。これによってドップラー周波数に対して大きな距離周波数差が形成される。有利には大きな変調速度を使用することによって、調整可能な第１の速度に依存して、０から４０ｍの接近領域での距離を正確に検出することができる。この第１の速度は有利には２０ｋｍ／ｈに調整される。
とくに有利には第１の速度閾値よりも高い速度の場合に、小さな変調速度を使用する。
正確な距離測定を可能にする大きな変調速度による変調サイクルに加えて、本発明の実施例では、第１の速度閾値よりも大きな速度の場合、小さな変調速度による変調サイクルを付加的に実行する。これは遠方領域（２００ｍまで）を対象物（とくに車両）に対する距離と相対速度について測定するためである。
回路装置の有利な実施例では、レーダー機器が順次連続して、大きな変調速度による変調サイクルと、小さな変調速度による変調サイクルとを交互に使用する。このことによって、接近領域に対する正確な距離値と遠方領域に対する正確な距離値とが得られる。
本発明を以下に図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の回路装置のブロック回路図、図２はレーダー機器から送信された変調サイクルの第１のシーケンスを表す線図、図３はレーダー機器から送信された変調サイクルの第２のシーケンスを表す線図、図４は図１の回路装置により動作するプログラムのフローチャートである。
図１は本発明の回路装置を示す。この回路装置は自動車に配置される。計算ユニット４が信号線路を介してレーダー機器１およびセンサ３と接続されている。さらに計算ユニット４はメモリ１１、表示器５、データバス７およびインターフェース６と接続されている。データバス７にはオートマチックトランスミッションに対する制御装置８、機関制御装置９およびブレーキ装置に対する制御装置１０が接続されている。センサ３は速度センサとして構成されており、車両の速度を検出する。レーダー機器１は周波数変調されたレーダービームに対する送受信器を有する。
計算ユニット４はさらに付加的センサ１２と信号線路を介して接続されている。付加的センサ１２は天気状況、例えば雨、雪、霧、晴れ、および走行路状態、例えば濡れ路面、凍結、走行路非平坦性およびウィンカー信号がセットされているかを検出する。
図２は小さな変調速度による第１の変調サイクルａと大きな変調速度による第２の変調サイクルｂを示す。変調速度により単位時間当たりの周波数変化が示される。図２には、周波数ｆが時間ｔ（ｍｓ）に対してプロットされており、ここでゼロ点は中央周波数ｆｏにより設定されている。１つの変調サイクルでは、周波数変調された持続線レーダーの周波数が最大周波数（ｆｏ＋Δｆ/２）から第１の変調速度で最小周波数（ｆｐ−Δｆ/２）まで低下し、引き続き第１の変調速度で最大周波数（ｆｏ＋Δｆ/２）まで再び高められる。このことは図２に０から６ｍｓの時間領域に示されている。
第１の変調サイクルには第１の変調サイクルに対する評価時間が続く。この評価時間では、レーダービームは一定の周波数で放射される。計算ユニット４は評価時間で車両と対象物、例えば他の車両との距離及び/または相対速度を計算する。
第２の変調サイクルｂでは、放射されたレーダー信号の周波数が最大周波数（ｆｏ＋Δｆ/２）から第２の変調速度で最小周波数（ｆｏ−Δｆ/２）まで低下される。この第２の変調速度は第１の変調速度よりも大きい。引き続き第２の変調速度で最大周波数まで再び高められる。これは図２に１０から１１．５ｍｓの時間領域に示されている。これに第２の変調サイクルに対する評価時間が続き、この評価時間では計算ユニット４により対象物までの距離及び/または相対速度が計算される。
時点ｔ＝１５ｍｓで新たに第１の変調速度で第１の変調サイクルが繰り返される。相応の評価時間、新たに第２の変調サイクルｂが第２の変調速度で実行される。ｆｏにより中央周波数がΔｆにより変調偏移が示されている。
レーダー信号はレーダー機器１から放射され、対象物、例えば先行車両により反射され、レーダー機器により再び受信される。放射されたレーダー信号を受信されたレーダー信号と比較することにより、公知の手法（ＰＣＴ／ＤＥ９４/０１３８２）で自身の車両と対象物との間の距離および速度が計算ユニット４により検出される。
図３は、第１の変調サイクルと第２の変調サイクルとが直接連続して実行され、第１と第２の変調サイクルに対する評価時間が続く方法を示す。時点ｔ＝１５ｍｓから図３では新たに第１と第２の変調サイクルが実行され、これに評価時間が続く。
レーダー信号の評価は次のように実行される。
対象物までの距離に基づき、反射されたレーダー信号には周波数差Ｆｄが生じる。
Ｆｄ＝２・Ｒ（Δｆ/ｃ・Ｔ）
ここで、Δｆは周波数偏移、ｃは光速度、Ｔは半変調サイクルの持続時間、Ｒは先行車両までの距離である。
レーダー機器が組み込まれた車両と対象物との相対速度は反射レーダー信号においてドップラー周波数差Ｆｖとなる。
Ｆｖ＝２・Ｖｒ（ｆｏ／ｃ）
ここで、ｆｏは中央周波数、Ｖｒは相対速度である。
距離による周波数差と相対速度による周波数差は２つの別の中間周波数となる。この中間周波数は、変調速度が正であるか負であるかに依存する。すなわち周波数が上昇するか低下するかに依存する。周波数が上昇する際、すなわち周波数変調されるレーダー信号の周波数が増大するとき、第１の中間周波数が生じる。
ｆ_zf1＝│ｆｄ−ｆｖ│
周波数が低下する場合、すなわち周波数変調されたレーダー信号の周波数が減少する場合、第２の中間周波数が生じる。
ｆ_zf2＝│ｆｄ＋ｆｖ│
中間周波数信号を評価する際に、高速フーリエ変換が計算される。高速フーリエ変換を計算する際のスペクトルサンプリング間隔は、距離と相対速度に対する分解能を決定する。変調速度が同じときに比較的に大きなサンプリング周波数が選択されれば、信号評価の際に比較的に多くのサンプリングポイントが処理され、従って比較的大きな計算コストが必要である。
サンプリング周波数を高めることによって距離分解能および速度分解能は一定に留まる。しかしその際に計算領域が拡張される。サンプリングレートを同じにして変調速度を高めると、距離の検出可能な領域が減少する。変調速度を係数２だけ高めると、対象物までの検出可能な距離領域が半分になる。これに対して距離分解能は改善される。速度分解能は一定に留まる。
例えば２５０ＭＨｚ/ｍｓ以上の大きな変調速度を使用することにより、対象物、例えば車両までの正確な距離測定が０から４０ｍの接近領域で達成される。
第１の小さな変調速度は例えば７５ＭＨｚ/ｍｓであり、第２の大きな変調速度は例えば３００ＭＨｚ/ｍｓである。中央周波数は例えば７６、５ＭＨｚであり、周波数偏移は有利には２２５ＭＨｚである。
図４は、図１の回路装置が実行するプログラムを概略的に示す。プログラム点２０で計算ユニット４はセンサ３を介して、レーダー機器の組み込まれている車両の速度を検出する。引き続き、計算ユニット４はプログラム点２１で、車両の速度が第１の所定の速度閾値より上にあるか否かが検査される。この実施例では、第１の所定の速度閾値は２０ｋｍ／ｈに設定されている。速度が第１の所定の速度閾値よりも小さければ、プログラム点２２でレーダー機器１が計算ユニット４により第１の測定方法に従って制御される。第１の測定方法では、大きな変調速度による変調サイクルだけが周波数変調レーダー信号に対して実行される。すなわち第２の変調サイクルｂに相応するレーダー信号が送信され受信される。付加的に小さな変調速度による第１の変調サイクルａもレーダー機器から送信され受信される
１秒の所定の時間間隔後に、プログラム２０に分岐して戻り、プログラムは新たに実行される。
プログラム点２１で、車両速度が第１の所定の速度閾値よりも上にあれば、プログラム点２３で第２の問い合わせが行われる。ここでは車両速度が第２の所定の速度閾値よりも上にあるか否かが検査される。第２の所定の速度閾値はこの実施例では６０ｋｍ/ｈに設定されている。プログラム点２３での第２の問い合わせで、車両の速度が第２の所定の閾値よりも上にあれば、計算ユニット４はプログラム点２４でレーダー機器１を第２の測定方法に従って制御する。第２の測定方法では、レーダー信号は小さな変調速度による第１の変調サイクルａの形態でだけレーダー機器から送信され受信される。
１秒の所定の時間間隔後、プログラム点２０に戻り分岐し、プログラムは新たに実行される。
プログラム点２３での第２の問い合わせで、車両速度が第２の所定の速度閾値より小さく、第１の所定の速度閾値より大きければ、プログラム点２５でレーダー機器１は第３の測定方法に従って計算ユニット４により制御される。第３の測定方法では、レーダー機器１はレーダー信号を、第１の小さな変調速度による第１の変調サイクルａの形態と、第２の大きな変調速度による第２の変調サイクルｂの形態とで交互に送信する。
小さな変調速度と大きな変調速度とが切り替えられる速度閾値を使用する代わりに、本発明の有利な実施例では変調速度を連続的に車両速度に次のようにして適合する。すなわち、速度の減少と共に変調速度を増大するのである。ここで変調速度は、所定の速度２０ｋｍ/ｈと６０ｋｍ/ｈが７５ＭＨｚ/ｍｓと３００ＭＨｚ/ｍｓの変調速度に相応するよう、車両速度に対して適切に補間する。補間は走行ダイナミックの観点から例えば線形または双曲線形に実行される。通常の場合は線形に補間される。
反射されたレーダー信号の評価で、対象物までの距離または相対速度が所定の距離または所定の相対速度よりも小さいこと、または大きいことが判明すると、計算ユニットが表示器５を介して警報信号を運転者に出力し、有利にはオートマチックトランスミッション８、機関制御装置９またはブレーキ装置１０に操作介入する。これは場合により事故を回避し、先行車両との間隔を大きくするためである。有利にはエアバッグ制御装置も制御される。
表示または操作介入が行われる距離および相対速度は周囲の条件、例えば天候または走行路状態に依存する。図４に示された概略的プログラムはメモリ１１にファイルされる。設定された速度閾値、警報または操作介入が行われる相対速度および距離はインターフェース６を介して可変である。
インターフェース６は例えば入出力ユニットの形態に構成されており、これにより速度閾値に対する瞬時値、すなわち相対速度および距離を呼び出すことができ、キーボードを介して変更することができる。

Claims (5)

1. 車両と対象物との間の距離または相対速度を検出するためのレーダー機器を有する回路装置であって、
   前記車両に当該回路装置が配置されており、前記対象物は例えば別の車両であり、
   前記レーダー機器は、周波数変調レーダー信号を送信し、反射されたレーダー信号を受信し、送信されたレーダー信号と受信されたレーダー信号との比較から距離または相対速度が求められる形式の回路装置において、
   車両に配置された速度センサにより車両速度が測定され、
   レーダー機器（１）によりレーダー信号の周波数が車両の速度に依存する変調速度で変化され、
   当該変調速度を車両速度が減少すると増大させるようにし、
   車両速度が第１の所定の速度閾値よりも大きく、かつ第２の所定の速度閾値よりも小さい場合、レーダー機器（１）から第１の変調速度による第１の変調サイクル（ａ）と第２の変調速度による第２の変調サイクル（ｂ）とを送信し、ここで第２の所定の速度閾値は第１の所定の速度閾値よりも大きい
   ことを特徴とする回路装置。
2. 車両速度が第１の所定の速度閾値よりも小さい場合、レーダー機器（１）によりレーダー信号の周波数を第１の大きな変調速度で変化させる、請求項１記載の回路装置。
3. 車両速度が第１の所定の速度閾値よりも大きい場合、レーダー機器（１）によりレーダー信号の周波数を第２の変調速度で変化させ、該第２の変調速度は第１の変調速度よりも小さい、請求項２記載の回路装置。
4. レーダー機器（１）から第１の変調サイクルと第２の変調サイクルを交互に送信する、請求項１記載の回路装置。
5. レーダー機器（１）から第１の変調サイクルおよび第２の変調サイクルを送信する、請求項１記載の回路装置。

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