JP5819843B2 - 物体までの距離および／または物体の相対速度の明確な判定を行うための方法、運転者支援デバイス、および車両 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の中の周波数変調連続波レーダによって、自動車に対する物体までの距離、および／または物体の相対速度の明確な判定を行うための方法に関する。周波数変調連続波レーダは、個々の測定サイクルの中で、所定のシーケンスの周波数変調信号パルス（チャープ）を送信する。距離の判定に対する明確エリア、および／または相対速度の判定に対する明確エリアは、周波数変調信号パルスのシーケンスによって判定される。本発明はまた、運転者支援デバイス、およびこの運転者支援デバイスを有する車両にも関する。

本発明の対象は、周波数変調連続波レーダにある。以下においては、このレーダを、ＦＭＣＷレーダ、または単にレーダと呼ぶことにする。ここで言うレーダは、次のように動作する。レーダは、１回の測定サイクルの中で、送信信号として、所定の数の周波数変調信号パルス（また「チャープ」という用語でも呼ばれる）を送信する。そして、レーダは、受信信号を受信する。この受信信号は、送信信号が物体によって反射されたものである。送信信号は、受信信号と比較される。レーダの２つの主要な測定変数は、距離および相対速度である。距離は、送信信号の遅延時間によって判定され、相対速度は、ドップラ効果の結果で現れる送信信号の周波数の変化によって判定される。

これらのレーダを、自動車の中で使用することは、従来既に公知である。特許文献１は、ここで述べるＦＭＣＷレーダを有する自動車に関して記述している。この方法は、自動車の周囲のエリアの中の少なくとも１つのサブエリアの中にある物体に対しては、測定サイクルの中の所定の時間間隔の中で距離だけを判定し、相対速度は判定しないという点が他と異なっている。１６から６４までの数の周波数変調信号パルス（それぞれが約の２５０μｓの継続時間を有する）が、１回の測定サイクルの中で、またレーダローブ毎（ビーム毎）にレーダによって送信される。そして、信号パルスの全シーケンスに対する受信信号は、コヒーレントに評価される。これにより、比較的高いドップラ周波数分解能、および比較的高い信号対雑音比（ＳＮＲ）が得られ、また同時に、利用可能な測定時間を上手に利用することができる。送信信号のパラメータ、およびシステムパラメータは、現在ある素子を使用して（具体的には、特に、個々の信号パルスの継続時間を２５０μｓに選定することに基づいて、また、受信信号に対するアナログディジタル変換器のサンプリングレートに基づいて）、良い測定結果を達成することができるように選定されている。この場合には、サンプリングレートは１ＭＨｚである。

実際には、２つの変数（距離および相対速度）の測定には、制限が加わる。これは、測定の分解能と明確さとが制約を受けるという点である。原理的には、レーダは、同時に複数のターゲットを処理することができる。レーダの分解能の能力は、レーダが２つのターゲットを別のターゲットとして検出できるためには、２つのターゲットが互いにどのくらい離れていなければならないかということを示している。特許文献１におけるレーダを使用すれば、ターゲットに対する距離と速度との両方の分解能を得ることができる。１つの例として、１ｍの距離分解能は、２つのターゲットをレーダによって識別するためには、レーダからのそれらの２つのターゲットまでの距離が少なくとも１ｍだけ異なっていなければならないということを意味している。

既に述べたように、距離測定および相対速度測定には、不明確さが伴う可能性がある。一般的に、これはサンプリング効果に由来する。不明確さの問題は、次の例で示される。１つの例として、レーダは、最大距離３００ｍまでのターゲットを検出することができる。しかしながら、距離の明確さ（明確エリア）は、例えば、１００ｍであったとする。従ってこの値は、レーダの最大距離よりも大幅に小さな値である。この場合には、約１０ｍの距離であるという測定値は、ターゲットが、距離１０ｍ、１１０ｍ、または２１０ｍレーダから離れている可能性があるということを意味している。

ドイツ国特許１０２００５０４８２０９Ａ１号明細書

送信信号に対するパラメータの選定は、システムパラメータの選定とともに、距離の判定に対する明確エリアと速度の判定に対する明確エリアとに影響を与える。上記したように、ここで挙げたパラメータの場合では、距離に対する明確エリアは、約１００ｍであり、速度の判定に対する明確エリアは、約８０ｋｍ／ｈである。しかしながら、実際には、レーダはまた、レーダから１００ｍよりも大幅に離れた距離にあるターゲットを検出することができる。また、実際には、特に自動車道路の上では、−２００ｋｍ／ｈと＋２００ｋｍ／ｈとの間にある相対速度が、さらに加わる可能性がある。従って、主要な要求条件として、距離および速度に対する明確エリアを総合的に増加させるという課題がある。

距離の判定に対する明確エリアを増加させるために、原理的には、受信機の中のアナログディジタル変換器のサンプリングレートを増加させることが可能である。しかしながら、この解決策は最適ではない。アナログディジタル変換器のサンプリングレートを増加させれば、アナログディジタル変換器の素子のコストが増加する。一方、個々の周波数変調信号パルスの継続時間を低減することにより、速度の判定に対する明確エリアは、増加させることができると考えられる。しかしながら、この場合には、距離分解能を一定に保つためには、アナログディジタル変換器のサンプリングレートは、それに対応させて増加させなければならない。さらに、同じドップラ周波数分解能を得るためには、対応して更に多くの信号パルスを送信しなければならないこととなる。これにより、更に、ハードウェアのコストが増加するという問題が生ずる。

本発明の目的は、初めに挙げた一般的なタイプの方法の場合に、距離の判定に対する明確エリア、および／または相対速度の判定に対する明確エリアを、従来技術と比較して、いかにして総合的に増加させることができるかということに対する解決策を提供することである。

本発明においては、この目的は、請求項１における要件を有する方法と、請求項９における要件を有する運転者支援デバイスと、請求項１０における要件を有する車両とによって達成される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項およびその説明において記載してある。

本発明による方法は、自動車等の車両に対する物体への距離、および／または物体の相対速度の明確な判定を、自動車の中のＦＭＣＷレーダによって行うものである。レーダは、１回の測定サイクルの中で、所定のシーケンスの周波数変調信号パルス（チャープ）を送信する。所定のシーケンスの周波数変調信号パルスによって、距離に対する明確エリア、および／または相対速度に対する明確エリアは、事前に設定される。本発明によれば、少なくとも２つの測定サイクル（特に、接して連続した）が提供され、これら２つの測定サイクルの距離に対する明確エリア、および／または相対速度に対する明確エリアは、互いに異なっている。そして、距離および／または相対速度は、それぞれの場合で、各測定サイクルから得られた、距離および相対速度に対する少なくとも１つの測定値に基づいて判定される。

これは、距離に対する、互いに異なる明確エリア、および／または相対速度に対する、互いに異なる明確エリアが、少なくとも２つの連続した測定サイクルに対して事前に設定されるということを意味している。例えば、レーダは、１つのこのようなシーケンスの周波数変調信号パルスを、第１の測定サイクルの中で送信して、距離に対する第１の明確エリアと相対速度に対する第１の明確エリアとを規定することができる。第２の測定サイクルの中で、例えば、レーダは、１つのこのようなシーケンスの周波数変調信号パルスを送信することができ、これにより、距離に対する第２の明確エリアと相対速度に対する第２の明確エリアとを事前に設定することができる。これによって、従来技術と比較して、距離に対する明確エリア、および／または相対速度に対する明確エリアを、総合的に増加させることが可能になる。これにより、距離および／または相対速度の明確な判定を保証することができる。従って、本発明は、異なる明確エリアを有する複数の測定を行うことにより、総合的な測定の総合的な明確エリアを増加させることができるという知識に基いているものである。これにより、不明確な測定による測定値を比較することにより、不明確さの少ない測定値を求めることができる。

特に、少なくとも２回の連続した測定サイクルで、距離に対する異なる明確エリアと、相対速度に対する異なる明確エリアの両方が、事前に設定されていることが望ましい。これにより、総合的な測定の２つの明確エリアを、従来技術と比較して、総合的に増加させることが可能となり、明確な測定を保証することができる。

原理的に、少なくとも２回の異なる測定サイクルで、レーダの受信機の中のアナログディジタル変換器のサンプリングレートを変化させて、距離に対する明確エリアとして異なる値を定めることができる。しかしながら、距離に対する異なる明確エリアの規定が、周波数変調信号パルスのそれぞれのシーケンスに対して設定される、互いに異なる周波数シフトを含むことが有利であるということが見出された。これは、異なる周波数シフトが、それぞれの場合に、信号パルスのシーケンスに対して、その少なくとも２回の測定サイクルの中で事前に設定されているということを意味している。例えば、第１の周波数シフトは、第１の測定サイクルの中の周波数変調信号パルスの全シーケンスに対して設定することができ、それとは異なる第２の周波数シフトは、第２の測定サイクルの中の周波数変調信号パルスの全シーケンスに対して設定することができる。距離に対する明確エリアは、周波数シフトを変化させることにより、技術的に単純な様式で変化させることができる。また、個々の測定サイクルの間の周波数シフトの変化を、アナログディジタル変換器のサンプリングレートの変化と合成することも価値があることである。

従って、周波数シフトは、１つの測定サイクルから、別の測定サイクルに対して変化させることができる。例えば、この実施形態は、次に示すシナリオで実施することができる。すなわち、第１の測定サイクルの中では、平均周波数２４ＧＨｚに対して、２５０ＭＨｚの周波数シフトを使用する。第２の測定サイクルの中では、２５７ＭＨｚの周波数シフトが設定される。第３の測定サイクルの中では、２６４ＭＨｚの周波数シフトが規定される。従って、周波数シフトは、僅かだけ変化させることができる。周波数シフトを変化させることにより、距離の判定に対する明確エリアは、各測定サイクルの中で、従って、各測定に対して変化させることができる。しかしながら、以下で更に述べるように、距離の判定は、不明確さを解消することには関係しない。しかし、それぞれの距離に対する不明確エリアの外（過剰距離と呼ばれる）に位置するターゲットであれば、それを選り分けることだけでもできれば、それは望ましいことである。

相対速度に対する異なる明確エリアの規定は、周波数変調信号パルスのそれぞれのシーケンスに対して設定される、互いに異なるパルス繰り返し周波数を含むことができる。これは、異なるパルス繰り返し周波数は、それぞれの場合、少なくとも２つの引き続く測定サイクルに対して設定することができるということを意味している。例えば、第１のパルス繰り返し周波数は、第１のサイクルにおける周波数変調信号パルスの全シーケンスに対して規定することができる。また例として、第２のパルス繰り返し周波数は、第２の測定サイクルにおける周波数変調信号パルスのシーケンスに対して設定することができる。１つの例として、これは、個々の周波数変調信号パルスの間に、所定の継続時間の空き時間を導入して、パルス繰り返し周波数が測定サイクルによって変化していると見えるようにすることもできる。従って、この空き時間は、それぞれの測定サイクルに対して変化させることができる。従って、相対速度の判定に対する不明確エリアは、各測定に対して変化する。具体的には、３つの異なる継続時間が、空き時間に対して使用される。第１の測定サイクルにおいては、約２５６μｓの個々の信号パルスの継続時間に対して、個々の信号パルスの間の空き時間に対する継続時間として約１４４μｓを設定することができる。この結果、パルス繰り返し周波数は、約２．５ｋＨｚとなる。第２の測定サイクルにおいては、空き時間に対して約２４４μｓの継続時間を規定することができる。この場合には、パルス繰り返し周波数は、２ｋＨｚになる。１つの例として、第３の測定サイクルにおける空き時間に対する継続時間は、約４１１μｓとすることができ、この場合のパルス繰り返し周波数は、１．５ｋＨｚになる。従って、相対速度は、これら３回の測定サイクルから得られた個々の測定を比較することにより、明確に判定することができる。これにより、相対速度の判定に対する総合的な明確エリアは増加する。従って、パルス繰り返し周波数を変化させることにより、それほど大きな努力を払わずに、相対速度の判定に対する明確エリアを変化させることができる。

既に述べたように、距離に対する明確エリア、および／または速度に対する明確エリアは、少なくとも２回の測定サイクルに対して変化させる。従って、その結果、少なくとも２回の測定サイクルの合計から、距離に対する不明確な測定値、および／または相対速度に対する不明確な測定値が得られる。従って、最終的な距離および／または最終的な相対速度は、各測定サイクルからの測定値の関数として判定することができる。この判定処理の詳細については、以下で述べることにする。

１つの実施形態においては、過剰距離ターゲットと呼ばれるターゲットは、距離の判定の対象から除外される。これは、不明確エリアよりも外に位置するターゲットは除外されるということである。これは、過剰距離ターゲットに対しては、距離を判定する必要がないということを意味している。物体が過剰距離物体であるか、または実際に明確エリアの中に位置しているかに関しては、各測定サイクルの測定値を評価することにより、調べることができる。１つの例として、これは、次に示すように行うことができる。第１の測定サイクルでは、レーダは、距離の判定に対する第１の所定の明確エリアを有する周波数変調信号パルスのシーケンスを送信する。続く第２の測定サイクルでは、レーダは、距離の判定に対する異なる第２の明確エリアを有する周波数変調信号パルスの、異なるシーケンスを送信する。最後に、第３の測定サイクルでは、レーダは、距離の判定に対する異なる第３の明確エリアを有する周波数変調信号パルスの、さらに別のシーケンスを送信する。それぞれの明確エリアとそれに対応した不明確さとによって、第１、第２、および第３の測定サイクルの各測定に対して、距離に対する複数の測定値を得ることができる。ターゲットが、それぞれの明確エリアの中に位置している場合には、全ての測定サイクルにおけるそれぞれの第１の測定値（すなわち、それぞれの明確エリアに対する測定値）は、互いに一致する。従って、この場合には、最終的な距離が判定され、これは具体的には、それぞれの明確エリアに対する測定値に対応している。しかしながら、これらの測定値が一致しない場合には、これは、物体が明確エリアの外にあるということを示している。このような物体は、フィルタで取り除き、運転者には示さないことが望ましい。その理由は、自動車から、例えば、１００ｍよりも遠くに離れた距離にある物体は、示さない方がよいからである。従って、約１００ｍの最大距離は、所望の応用に対しては十分である。距離の判定に対する不明確さを解消するのではなくて、第１の明確エリアの外にあるターゲットを削除することで十分である。これにより、不明確さの分解能に起因する誤差を回避することが可能になる。

これは、それぞれの明確エリアの中にある、各測定サイクルから得られた測定値に対しては、それらに関連する所定の明確規準が満足された場合だけは、不明確さを解消することをせずに、距離を判定することが望ましいということを意味している。この所定の明確規準は、所定の確度で互いに一致しているそれぞれの明確エリアからの測定値を含むことができる。これは、既に具体的に述べている。測定サイクルにおける明確エリアから得られた測定値が一致しない場合には、距離は判定されない。

ターゲット距離は、レーダ受信機の受信信号の周波数に比例している。従って、原理的には、過剰距離は、急峻なエッジを有する低域通過フィルタによって取り除くこともできると考えられる。このようなフィルタは、特定の周波数のターゲットエコーを取り除くことができ、従って、過剰距離を取り除くことができる。このようなフィルタは、上記で記述した実施形態に、追加として、または代替として、使用することができる。

相対速度の判定は、少なくとも２回の測定サイクルの中の第１の測定サイクルに対して行い、これは、相対速度に対する、少なくとも２つの可能な（不明確な）測定値を含むことができる。従って、少なくとも２つの前提ができあがる。この場合には、相対速度に対する最終的な測定値としての所定の検出規準を満足している測定値として、その測定値を使用することができる。１つの例として、第１の測定サイクルから得られる可能なそれぞれの測定値の周囲に、許容値範囲を定義することができる。従って、所定の検出規準は、それぞれの許容値範囲の中に入る、他の測定サイクルから得られた、少なくとも所定の数の測定値を含むことができる。これにより、レーダに対する物体の相対速度を明確に判定することができ、これにより、不明確さを取り除くことができる。

１つの例として、この実施形態は、次のように実行することができる。レーダは、第１の測定サイクルにおいて、相対速度の判定に対する第１の明確エリアを有する周波数変調信号パルスの第１のシーケンスを送信する。原理的には、第１の測定サイクルにおいて、相対速度に対する単一の測定値が初期に得られる。しかしながら、この測定値は明確なものではない。不明確さがあるが故に、更なる前提、および予測される可能な測定値を、この測定値から判定する。１つの例として、２つ、３つのまたはそれ以上の予測される測定値を判定することができる。許容値範囲（例えば、相対速度の分解能の大きさ程度の）は、それぞれの場合で規定される。許容値範囲は、これらの可能な測定値のそれぞれに対して、その周りに対称であることが望ましい。更なる測定サイクルにおいて、レーダは、周波数変調信号パルスの更なるシーケンスを送信する。この周波数変調信号パルスは、具体的には、第２の明確エリアを有し、例えば、第２の明確エリアは、第１の測定サイクルにおける明確エリアよりも大きい。１つの例として、この第２のサイクルから、相対速度に対する３つの測定値を得ることができる。そして、これらの測定値を調べて、これらがいずれかの許容値範囲に入るか否かを判定する。第３の測定サイクルでは、レーダは、周波数変調信号パルスの更に別のシーケンスを送信する。この場合には、周波数変調信号パルスは、相対速度に対する更に大きな第３の明確エリアを有する。これは、再び、例えば、相対速度に対する、２つ、３つ、または更に多くの測定値を得る結果になる。そして、同様にこれらの測定値を調べて、規定された許容値範囲のいずれかの中にはいるか否かを判定する。そして最終的に、例えば、少なくとも２つの測定値が、いずれかの許容値範囲の中にあるか否かを判定する。許容値範囲の中にあった場合には、所定の検出規準は満足されており、許容値範囲を満足しているその測定値を相対速度に対する最終的な測定値として使用し、例えば具体的に、更なる処理ステップを行うことができる。

これは、距離に対する互いに異なる明確エリア、および／または相対速度に対する互いに異なる明確エリアは、少なくとも２つの連続した測定サイクルに対して事前に決められているということを意味している。この目的は、総合的な測定の総合的な明確エリアを増加させることである。距離および／または相対速度の判定に対する確度を更に増加させるために、個々の測定サイクルの明確エリアに対して、具体的な条件を規定することができる。

１つの例として、相対速度に対するに対する互いに異なる明確エリアは、それらは公約数を持たないということを基本として、事前に決めておくことができる。さらに、相対速度に対するこれらの異なる明確エリアは（相対速度とともに距離を評価する場合には、距離に対する明確エリアも）、個々の不明確な測定値の間の差が、上記で述べた許容値範囲よりも大きいように規定されることが望ましい。一方、距離分解能の低下が回避されるように、距離に対する明確エリアの変化は、大きくなりすぎるべきではない。

距離に対する明確エリアの場合には、明確エリアは、約２％から４％だけ変化することが有利であるということが見出された。

本発明による運転者支援デバイスは、運転者支援デバイスを有する自動車に対する物体までの距離、および／または物体の相対速度の明確な判定を行うように設計されている。この運転者支援デバイスは、ＦＭＣＷレーダを備えており、このＦＭＣＷレーダは、１回の測定サイクルの中で、所定のシーケンスの周波数変調信号パルスを送信するように設計されている。距離に対する明確エリア、および／または相対速度に対する明確エリアは、周波数変調信号パルスのこのシーケンスによって判定される。

レーダ３、４は、それぞれ自分の検出エリア７、８の中の物体の位置判定を行うことができる。特に、レーダ３、４は、それぞれのレーダ３、４から物体までの距離と、物体の自動車１に対する相対速度とを判定することができる。

図２は、信号処理ユニット５を含む単一のレーダ３、４のブロック図を示す。レーダ３、４は、送信アンテナユニット１３を備えている。送信アンテナユニット１３は、アンテナアレイまたはアンテナ行列であってよく、複数のパッチアンテナを備えることができる。送信アンテナユニット１３は、給電回路１４を介して給電される。送信アンテナユニット１３は、送信信号Ｓ₀を生成する局部発振器１５によって給電される。この送信信号Ｓ₀は、周波数変調された電磁波であり、典型的な実施形態におけるこの周波数は、鋸歯状波形プロファイルを有している。これに関しては、以下で、図３を参照して更により詳細に説明する。従って、送信信号Ｓ₀は、周波数変調されて、その周波数は、第１の周波数値と第２の周波数値との間を周期的に変化する。典型的な実施形態における送信信号Ｓ₀の中心周波数は、２４ＧＨｚである。

局部発振器１５は、信号処理ユニット５によって制御される。１つの例として、発振器１５は、電圧制御発振器であり、これは、ＤＣ電圧の振幅に依存した周波数の送信信号Ｓ₀を生成する。このＤＣ電圧は、信号処理ユニット５によって発振器１５に与えられる。

レーダ３、４は、受信機１６を更に備える。この受信機１６は、受信機アンテナユニット１７を備える。受信機アンテナユニット１７は、典型的な実施形態では、複数のパッチアンテナを備えることができる。受信アンテナユニット１７は、同様に２次元のアンテナ行列（アレイ）であってよい。受信アンテナユニット１７は、給電回路１８に結合している。給電回路１８は、信号Ｓ_Eを生成し、これは受信信号である。受信信号Ｓ_Eは、低雑音増幅器１９によって増幅され、ミキサ２０によってダウンコンバートされ、低域通過フィルタ２１によって低域通過フィルタリングされ、さらに、アナログディジタル変換器２２によって、アナログ形からディジタル形に変換される。送信信号Ｓ₀を使用して受信信号Ｓ_Eがダウンコンバートされる。送信信号Ｓ₀はミキサ２０に渡される（具体的には、例えば、方向性結合器によって）。受信されたディジタル信号Ｓ_Eは、その後、信号処理デバイス５によって処理される。１つの例として、信号処理デバイス５は、信号Ｓ_Eを使用して、物体の距離と共に相対速度を判定する。

図２は、レーダ３、４の概略を示している。１つの例として、レーダ３、４はまた、更なる受信機１６を含むこともでき、各受信機は、受信アンテナユニット１７を有する。レーダ３、４は、同様に、複数の送信アンテナユニット１３を含むことができる。従って、レーダ３、４は、図２には、１つの例だけを示している。

次に、レーダ３、４を動作させる方法を、より詳細に説明する。

送信アンテナユニット１３と、さらに正確には、給電回路１４とは、検出エリア７の異なるサブエリアＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈを順次に連続して照らすことができるように制御することができる。１つの例として、送信アンテナユニット１３の送信ローブは、水平方向に電子的に指向性を向けることができる（フェーズドアレイ原理に基づいて）。この場合には、受信アンテナユニット１７は、水平方向に広い受信特性を有することができ、検出エリア７の全域をカバーすることができる。更に、代替として、または追加的に、広い送信ローブと連携させて、狭い受信角度範囲にするように工夫することもできる。

明白にするために、図１では、第１のレーダ３の検出エリア７のサブエリアＡ〜Ｈだけを示している。この場合には、レーダ４の検出エリア８は、それに対応して、やはり複数のサブエリアに分割されており、これらのサブエリアは、レーダ４によって順次に連続的にカバーされる。以下の記述はレーダ３だけに関連して説明するが、レーダ４の操作の方法も、レーダ３の操作の方法に対応している。

サブエリアＡ〜Ｈは、単一の測定サイクルの中で、レーダ３によって連続的にカバーされる。レーダ３は、それぞれの場合に、単一の測定サイクルの中で、各サブエリアＡ〜Ｈに対して所定のシーケンスの周波数変調信号パルス（チャープ）を個別に送信する（つまり、ビーム毎に）。従って、レーダ３は、それぞれの場合に、測定サイクル毎に、またサブエリアＡ〜Ｈ毎に１シーケンスの周波数変調信号パルスを送信する。正確に言うと、レーダ３は、それぞれの場合に、１６から６４までの周波数変調信号パルスから成るブロックを送信する。線形周波数変調信号パルス２３のこのようなブロック、またはこのようなシーケンスは、図３に示されている。この図は、周波数ｆの関数を時間ｔの関数として示している。信号パルス２３のシーケンスに対するパラメータは、
−個々の周波数変調信号パルスの継続時間Ｔ_Chirp、
−個々の信号パルス２３の間の空き時間の継続時間Ｔ_Pause、
−１つのブロックの中の信号パルスの数Ｎ_Chirp、
−周波数シフトｆ_Shift（上限周波数ｆ_Eと下限周波数ｆ_Aとの間の差）、
−中心周波数ｆ₀＝２４ＧＨｚ
である。

上記のパラメータから、次に示すパラメータを導出することができる。
−パルス繰り返し周波数ＰＲＦ＝１／（Ｔ_Chirp＋Ｔ_Pause）、
−ブロック総合の継続時間Ｔ_Block＝Ｎ_Chirp（Ｔ_Chirp＋Ｔ_Pause）
である。

周波数シフトｆ_Shiftは、距離の判定に対する分解能を決定する。一方、全ブロックの継続時間Ｔ_Blockは、ドップラ周波数の分解能、従って、相対速度の判定の分解能を決定する。さらに、パルス繰り返し周波数ＰＲＦは、相対速度の判定に対する明確エリアＶ_Un（ドップラ明確エリアと呼ばれる）を決定する。さらに、周波数シフトｆ_Shiftは、アナログディジタル変換器２２のサンプリングレートと同様に、距離の判定に対する明確エリアＲ_Un（距離明確エリア）を決定する。

距離測定に対する明確エリアＲ_Unは、次式によって与えられる。
Ｒ_Un＝（ｆ_A・Ｔ_Chirp／２）・（ｃ／２ｆ_Shift）
ここでｃは光速（＝３×１０⁸ｍ／ｓ）であり、ｆ_Aはアナログディジタル変換器２２のサンプリングレートである。

距離分解能ΔＲは、次に示す公式で与えられる。
ΔＲ＝ｃ／２ｆ_Shift

明確エリアＶ_Unは、次に示す関係式によって与えられる。
Ｖ_Un＝ＰＲＦ・ｃ／２ｆ₀

最後に、速度分解能ΔＶは、次式から算出することができる。
ΔＶ＝（１／Ｔ_Block）・（ｃ／２ｆ₀）

本発明の目的は、最終的な相対速度および距離の判定に対する総合的な明確エリアを増加させることである。速度の判定に対する明確エリアＶ_Unは、３回の連続した測定サイクルの間の測定例で、パルス繰り返し周波数ＰＲＦを変化させることにより変化する。相対速度の判定における不明確さは、−２００ｋｍ／ｈから＋２００ｋｍ／ｈまでの総合的な速度範囲では解消される。同様に、距離の判定に対する明確エリアＲ_Unは、典型的な実施形態においては、３回の連続した測定サイクルの間で変化する。これは、１つの測定サイクルから別の測定サイクルに対して周波数シフトｆ_Shiftを変化させることにより達成される。この場合には、Ｒ_Unよりも大きな距離にあるターゲットは、取り除くことにより、運転者には示されないようにすることを意図している。ここに挙げる次に示す値は、単なる例である。

３回の測定サイクルの中の、それぞれ第１の測定サイクルでは、
Ｎ_Chirp＝１６
Ｔ_Chirp＝２５６μｓ
Ｔ_Pause＝１４４μｓ
ＰＲＦ＝１／４００μｓ＝２．５ｋＨｚ
ｆ_Shift＝２５０ＭＨｚ
である。

３回の測定サイクルの中の、それぞれ第２の測定サイクルでは、
Ｎ_Chirp＝１６
Ｔ_Chirp＝２５６μｓ
Ｔ_Pause＝２４４μｓ
ＰＲＦ＝１／５００μｓ＝２ｋＨｚ
ｆ_Shift＝２５７ＭＨｚ
である。

３回の測定サイクルの中の、それぞれ第３の測定サイクルでは、
Ｎ_Chirp＝１６
Ｔ_Chirp＝２５６μｓ
Ｔ_Pause＝４１１μｓ
ＰＲＦ＝１／６６７μｓ＝１．５ｋＨｚ
ｆ_Shift＝２６４ＭＨｚ
である。

従って、これら３回の測定サイクルに対して、それぞれ、距離の判定および速度の判定の両方に対して、異なる明確エリアＲ_Un、Ｖ_Unが得られる結果になる。上記で記述した例では、第１の測定サイクルに対する明確エリアＲ_Unは約７６．８ｍであり、第２の測定サイクルに対する明確エリアＲ_Unは約７４．７ｍであり、また第３の測定サイクルに対する明確エリアＲ_Unは約７２．７ｍである。速度の判定に対する明確エリアＶ_Unは、第１の測定サイクルでは約５６．２５ｋｍ／ｈ、第２の測定サイクルでは約４５ｋｍ／ｈ、また第３の測定サイクルでは約３４ｋｍ／ｈである。

それぞれの測定サイクルの後に、信号処理ユニット５は、それぞれの場合に、距離および相対速度の両方に対する複数の測定値を判定する。その理由は、それぞれ不明確さが生じているからである。最終的な距離および最終的な相対速度は、信号処理デバイス５によって、次に示すように判定される。

信号処理デバイス５は、第１の測定サイクルの中で判定した相対速度に対する各測定値を取り出し、それらを最終的な速度の値に対する可能性のある候補と考えて、これらの各測定値に対する、許容値範囲を規定する。許容値範囲の値は、ドップラ周波数の分解能に対応させることができる。従って、それぞれの場合で、第１の測定サイクルから得られた相対速度の各測定値の周りに、同一の許容値範囲が規定される。第２の測定サイクルの中では、信号処理デバイス５は、同様に、相対速度に対して不明確な測定値を判定する。その後、信号処理デバイス５は、この新たに判定した測定値が、どの許容値範囲の中に入るかを調べる。信号処理デバイス５は、第３の測定サイクルの中で、対応した処理を実行する。そして、適切である場合には、更なる測定サイクルにおいても実行する。所定の数の測定値（例えば、２つの測定値）が、許容値範囲の中の１つの許容値範囲の中に入った場合には、第１の測定サイクルにおけるこの許容値範囲に関連した測定値が、相対速度に対する最終的な測定値として使用される。

同時に、第１の測定サイクルにおいて、信号処理デバイス５は、距離に対する複数の不明確な測定値を判定する。許容値範囲はまた、それぞれの場合に、距離に対する測定値の周りに規定することができる。しかしながら、典型的な実施形態では、距離の判定に対して関係する測定値は、第１の測定サイクルの明確エリアの中に位置する測定値だけである。信号処理デバイス５は、第２および第３の測定サイクル（さらに、適切である場合には、それぞれ更なる測定サイクル）から得られる、それぞれの明確エリアの中に位置する測定値が、第１の測定サイクルの明確エリアから得られる測定値に対応しているか否かを調べる。この場合の許容値範囲は、測定が高精度測定であったとしても、異なる測定サイクルにおける測定値は、互いに異なっている可能性があるということを意味している。従って、第２および第３の測定サイクルの明確エリアから得られた測定値が、第１の測定サイクルの明確エリアからから得られた測定値の周りの許容値範囲の中に入っている場合には、物体は、それぞれの明確エリアの中に位置している。この場合には、物体は表示されて、第１の測定サイクルの明確エリアから得られた測定値が、距離に対する最終的な測定値として使用される。反対に、全ての測定サイクルの、それぞれの明確エリアから得られた測定値が一致していない場合には、これは、物体が明確エリアの外に位置しているということを示している。この場合には、物体は、フィルタで除去され、距離は判定されない。これらは、過剰距離物体と呼ばれるものである。

以上のようにして、自動車１に対する物体までの距離、および物体の相対速度を、総合的に明確に判定することを可能にする方法および運転者支援デバイスが提供される。距離および相対速度の総合的な測定に対して、総合的に非常に大きな明確エリアが達成される。さらに正確に言うと、少なくとも２回の測定サイクルが提供され、その距離に対する明確エリア、および／またはその相対速度に対する明確エリアは、互いに異なり、これらの明確エリアは、事前に設定される。これにより、信号処理デバイス５は、各測定サイクルから得られた距離および／または相対速度に対するそれぞれの測定値に基づいて、距離および相対速度を判定することができる。

１ 自動車
２ 運転者支援デバイス
３ 第１のレーダ
４ 第２のレーダ
５ 信号処理デバイス
６ マイクロコントローラ
７ 第１の検出エリア
７ａ、７ｂ 第１の検出エリアの境界線
８ 第２の検出エリア
８ａ、８ｂ 第２の検出エリアの境界線
９ オーバーラップエリア
１３ 送信アンテナユニット
１４、１８ 給電回路
１５ 局部発振器
１６ 受信機
１７ 受信アンテナユニット
１９ 低雑音増幅器
２０ ミキサ
２１ 低域通過フィルタ
２２ アナログディジタル変換器
２３ 線形周波数変調信号パルス

Claims (10)

1. サンプリング効果に由来する距離測定および相対速度測定の不明確さをなくし、自動車（１）に対する物体までの距離および前記物体の相対速度の明確な判定を行うための方法であって、
   前記自動車（１）の中にある周波数変調連続波レーダ（３、４）によって、前記周波数変調連続波レーダ（３、４）が１回の測定サイクルの中で、周波数変調信号パルスの継続時間（Ｔ_{Ｃｈｉｒｐ}）に渡って、周波数シフト（ｆ_{Ｓｈｉｆｔ}）内において送信する所定のシーケンスの周波数変調信号パルス（２３）を使用して、前記距離に対する明確エリア（Ｒ_Ｕｎ）を判定し、および／または前記相対速度に対する明確エリア（Ｖ_Ｕｎ）を判定し、
   少なくとも２回の連続した測定サイクルのそれぞれに対して、前記距離に対する互いに異なる明確エリア（Ｒ_Ｕｎ）、および／または前記相対速度に対する互いに異なる明確エリア（Ｖ_Ｕｎ）が規定され、前記距離および／または前記相対速度は、それぞれの場合に、各測定サイクルから得られる、前記距離および／または前記相対速度に対する少なくとも１つの測定値に基づいて判定され、
   前記距離および／または前記相対速度は、受信信号（Ｓ_Ｅ）の関数として信号処理デバイス（５）によって判定され、
   前記距離に対する異なる明確エリア（Ｒ_Ｕｎ）の前記規定は、周波数変調信号パルス（２３）の前記それぞれのシーケンスに対して設定される、互いに異なる周波数シフト（ｆ_{Ｓｈｉｆｔ}）を含み、
   前記明確エリアは、前記距離および相対速度の明確さを示し、
   前記周波数シフト（ｆ_{Ｓｈｉｆｔ}）は、上限周波数（ｆ_Ｅ）と下限周波数（ｆ_Ａ）との間の差であることを特徴とする方法。
2. 前記相対速度に対する異なる明確エリア（Ｖ_Ｕｎ）の前記規定は、周波数変調信号パルス（２３）の前記それぞれのシーケンスに対して設定される、互いに異なるパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 互いに異なるパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）は、前記信号パルス（２３）の間の空き時間の継続時間（Ｔ_{Ｐａｕｓｅ}）の変化によって設定されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記それぞれの明確エリアの中にある、各測定サイクルから得られた測定値に対しては、関連する所定の明確規準が満足された場合だけは、明確さを決定せずに、前記距離が判定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記所定の明確基準は、所定の精度と互いに一致する前記測定値を含み、
   前記測定値は、前記それぞれの明確エリアから得られることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記相対速度の前記判定は、前記少なくとも２つの測定サイクルの第１の測定サイクルに対して判定された前記相対速度に対する、可能性がある少なくとも２つの測定値を含み、所定の検出規準を満足した測定値が、前記相対速度に対する最終的な測定値として使用されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. それぞれの許容値範囲は、前記第１の測定サイクルから得られる、可能なそれぞれの測定値の周辺の値に規定され、
   前記所定の検出規準は、前記それぞれの許容値範囲の中に入る、他の測定サイクルから得られた、少なくとも所定の数の測定値を含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記相対速度に対する前記互いに異なる明確エリアは、それらが公約数を持たないように事前に設定されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. サンプリング効果に由来する距離測定および相対速度測定の不明確さをなくし、自動車（１）に対する物体への距離、および／または前記物体の相対速度の明確な判定を行うための運転者支援デバイス（２）であって、
   １回の測定サイクルの中で、周波数変調信号パルスの継続時間（Ｔ_{Ｃｈｉｒｐ}）に渡って、周波数シフト（ｆ_{Ｓｈｉｆｔ}）内において、所定のシーケンスの周波数変調信号パルス（２３）を送信するように設計された周波数変調連続波レーダ（３、４）と、
   −前記距離および／または前記相対速度を、受信信号（Ｓ_Ｅ）の関数として判定するための信号処理デバイス（５）とを有し、
   前記周波数変調信号パルス（２３）のシーケンスによって、前記距離に対する明確エリア（Ｒ_Ｕｎ）、および／または前記相対速度に対する明確エリア（Ｖ_Ｕｎ）が判定され、
   前記運転者支援デバイス（２）は、
   前記距離に対して、周波数変調信号パルス（２３）のそれぞれのシーケンスに対して互いに異なる周波数シフト（ｆ_{Ｓｈｉｆｔ}）を設定することによる互いに異なる明確エリア（Ｒ_Ｕｎ）、および／または前記相対速度に対する互いに異なる明確エリア（Ｖ_Ｕｎ）を、少なくとも２回の連続した測定サイクルのそれぞれに対して、前記運転者支援デバイス（２）の中で規定することができ、前記信号処理デバイス（５）は、前記距離および／または前記相対速度を、それぞれの場合に、各測定サイクルから得られる前記距離および／または前記相対速度に対する少なくとも１つの測定値に基づいて判定するように設計されていることを特徴とする運転者支援デバイス（２）。
10. 請求項９に記載の運転者支援デバイスを有することを特徴とする車両（１）。

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