JP6300959B2 - 連続波信号及びチャープ信号を使用してオブジェクトの範囲、相対速度、及び方位を判定するためのレーダーシステム及び方法 - Google Patents

Description

この開示は、レーダーシステム及び方法に関し、より具体的には修正されたレーダー信号及び信号処理手法を使用して１つ又は複数のオブジェクトの相対速度（ドップラー）、範囲、及び方位を判定するレーダーシステム及び方法に関し、これには、複数のオブジェクトの相対速度、範囲、及び方位の同時判定が含まれる。

（関連技術の考察）
典型的なレーダーシステムでは、送信器は、観測点から電磁信号を送信し、観測点又はその付近に配置された受信器は、オブジェクトからエコー信号、すなわち反射された信号を受信する。エコー信号、すなわち反射された信号は、送信された電磁信号がオブジェクトに衝突し、オブジェクトによって反射されて受信器に戻ってきた結果である。エコー信号すなわち反射された信号の処理を行えば、例えば、観測点に対するオブジェクトの相対距離すなわち半径方向の範囲、相対速度すなわちドップラー、及び方向すなわち方位等、遠隔オブジェクトに関する特定のパラメータを判定することができる。

レーダーシステムでは、少なくとも２種類の信号、すなわち、連続波（ＣＷ）信号及びチャープ信号が、典型的に使用され得る。ＣＷ信号は、単一の周波数で生成される。オブジェクトから反射されたＣＷ信号の複数のサンプルが受信器において捕捉される。サンプルは、典型的に、反射されたＣＷ信号における位相差又は位相回転、すなわちドップラーシフトを検出することによってオブジェクトの相対速度を判定するために、処理される。

チャープ信号は、周波数が時間とともに変化する電磁信号である。一般に、アップチャープ信号の周波数は、時間とともに上昇し、ダウンチャープ信号の周波数は、時間とともに下降する。チャープ信号の周波数変動は、多くの異なる形態をとり得る。例えば、線形周波数変調（ＬＦＭ）信号の周波数は、線形的に変化する。チャープ信号における他の形態の周波数変化としては、指数変化が挙げられる。チャープ信号の始めから終わりまでの単一パスは、一般に「スイープ」と称される。

何らかの所定の関数（すなわち、線形的又は指数的）に従って周波数が連続的に変化するこれら後者の種類のチャープ信号に加えて、周波数が段階的に変化するステップチャープ信号としてのチップ信号（chip signals）も生成可能である。つまり、典型的なステップチャープ信号は、複数の段階の周波数を含み、各段階の周波数はある所定の持続時間にわたって一定である。ステップチャープ信号はまた、パルスによってオン及びオフすることが可能であり、パルスは、各チャープスイープ間のある所定の時間間隔にわたってオンとなる。典型的なステップチャープレーダー信号処理では、オブジェクトの範囲、相対速度、及び方位情報を取得可能である。しかしながら、とりわけ複数のオブジェクトの存在下では、範囲及び速度の情報における曖昧性を排除することは困難になることがある。

本開示の一態様によれば、観測点に対するオブジェクトのパラメータを判定する方法が提供される。この方法によれば、電磁信号が観測点から送信される。電磁信号は、複数のセクションによって画定され、電磁信号の第１のセクションは、連続波（ＣＷ）電磁信号を含み、電磁信号の第２のセクションは、チャープ電磁信号を含む。チャープ電磁信号は、時間で分割された複数のサブセクションを含む。反射された信号が検出され、これらは、送信されオブジェクトから反射された電磁信号である。反射された信号は、オブジェクトから反射されたＣＷ電磁信号である反射されたＣＷ信号と、オブジェクトから反射されたチャープ電磁信号である反射されたチャープ信号とを含む。反射された信号を検出することは、反射されたＣＷ信号の複数のサンプルを生成すること、及び反射されたチャープ信号の複数のサンプルを生成することを含む。反射されたＣＷ信号の複数のサンプル間の第１の位相差の組が判定される。反射されたチャープ信号の複数のサンプル間の第２の位相差の組が判定される。第１の位相差の組及び第２の位相差の組を処理してオブジェクトの距離及び相対速度が判定される。

いくつかの例示的な実施形態では、本方法は、第１の複数のサンプル及び第２の複数のサンプルに対してフーリエ変換を行うことと、フーリエ変換におけるピークを使用して第１の位相差の組及び第２の位相差の組を判定することと、を更に含む。いくつかの例示的な実施形態では、フーリエ変換は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を含む。

いくつかの例示的な実施形態では、チャープ電磁信号及び反射されたチャープ信号は各々、複数のそれぞれ関連付けられたサブセクションを含み、反射されたチャープ信号の各サブセクションは、反射されたチャープ信号の連続するサンプルの対に関連付けられ、反射されたチャープ信号の連続するサンプルの対の各サンプルは、関連付けられたサブセクションの同じ周波数の送信された信号の対とそれぞれ関連付けられている。いくつかの例示的な実施形態では、反射されたチャープ信号の複数のサンプルは、反射されたチャープ信号の複数のサンプルの１つ置きのサンプルを含む奇数チャープサンプルの組と、反射されたチャープ信号の複数のサンプルの１つ置きのサンプルを含む偶数チャープサンプルの組とを含み、奇数チャープサンプルの組と偶数チャープサンプルの組との間に時間遅延が存在する。いくつかの例示的な実施形態では、反射されたチャープ信号の複数のサンプル間の第２の位相差の組を判定することは、奇数チャープサンプルの組と偶数チャープサンプルの組との間の位相差を判定することを含む。

いくつかの例示的な実施形態では、本方法は、第１の位相差の組を判定する際に、オブジェクトと関連付けられた速度値を使用することを更に含む。いくつかの例示的な実施形態では、本方法は、オブジェクトと関連付けられた速度値及び第２の位相差の組を使用して、オブジェクトと関連付けられた範囲値を生成することを更に含む。いくつかの例示的な実施形態では、本方法は、オブジェクトと関連付けられた方位値を生成することを更に含む。

本開示の別の態様によれば、観測点に対するオブジェクトの距離及び相対速度を判定するための装置が提供される。送信器は、観測点から電磁信号を送信する。電磁信号は、複数のセクションによって画定され、電磁信号の第１のセクションは、連続波（ＣＷ）電磁信号を含み、電磁信号の第２のセクションは、チャープ電磁信号を含む。チャープ電磁信号は、時間で分割された複数のサブセクションを含む。送信器は、送信されオブジェクトから反射された電磁信号である、反射された信号を検出する。反射された信号は、オブジェクトから反射されたＣＷ電磁信号である反射されたＣＷ信号と、オブジェクトから反射されたチャープ電磁信号である反射されたチャープ信号とを含む。検出器は、反射されたＣＷ信号の複数のサンプルを生成すること、及び反射されたチャープ信号の複数のサンプルを生成することによって、反射された信号を検出する。プロセッサが、反射されたＣＷ信号の複数のサンプル間の第１の位相差の組及び反射されたチャープ信号の複数のサンプル間の第２の位相差の組を判定する。プロセッサは、第１の位相差の組及び第２の位相差の組を処理してオブジェクトの距離及び相対速度を判定する。

いくつかの例示的な実施形態では、プロセッサは、第１の複数のサンプル及び第２の複数のサンプルに対してフーリエ変換を行い、フーリエ変換におけるピークを使用して第１の位相差の組及び第２の位相差の組を判定する。いくつかの例示的な実施形態では、フーリエ変換は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を含む。

いくつかの例示的な実施形態では、チャープ電磁信号及び反射されたチャープ信号は各々、複数のそれぞれ関連付けられたサブセクションを含み、反射されたチャープ信号の各サブセクションは、反射されたチャープ信号の連続するサンプルの対に関連付けられ、反射されたチャープ信号の連続するサンプルの対の各サンプルは、関連付けられたサブセクションの同じ周波数の送信された信号の対とそれぞれ関連付けられている。いくつかの例示的な実施形態では、反射されたチャープ信号の複数のサンプルは、反射されたチャープ信号の複数のサンプルの１つ置きのサンプルを含む奇数チャープサンプルの組と、反射されたチャープ信号の複数のサンプルの１つ置きのサンプルを含む偶数チャープサンプルの組とを含み、奇数チャープサンプルの組と偶数チャープサンプルの組との間に時間遅延が存在する。いくつかの例示的な実施形態では、反射されたチャープ信号の複数のサンプル間の第２の位相差の組を判定することは、奇数チャープサンプルの組と偶数チャープサンプルの組との間の位相差を判定することを含む。

いくつかの例示的な実施形態では、プロセッサは、オブジェクトと関連付けられた速度値を使用して第１の位相差の組を判定する。いくつかの例示的な実施形態では、プロセッサは、オブジェクトと関連付けられた速度値及び第２の位相差の組を使用して、オブジェクトと関連付けられた範囲値を生成する。いくつかの例示的な実施形態では、プロセッサは、オブジェクトと関連付けられた方位値を生成する。

添付図面に示すように上述及び他の特長及び利点は、好ましい実施形態のより具体的な説明から明らかになるであろう。添付図面では、異なる図にわたって、同一の部分を同様の参照符号で示す。図面は、必ずしも縮尺が一定ではなく、代わりに、好ましい実施形態の原理を図示することに重点が置かれている。図面において、層、領域、及び特長のサイズ及び厚さは、明瞭性のために誇張されていることがある。
いくつかの例示的な実施形態に従って、レーダー信号（例えば、自動車レーダー信号）を処理するためのレーダーシステムの概略ブロック図を含む。 いくつかの例示的な実施形態による送信された電磁レーダー信号を示す概略図である。 図３Ａは図２に示されるダウンチャープ信号対の概略波形図である。図３Ｂは、時間でインターリーブされると図３Ａの完全なダウンチャープ信号対を形成する、デインターリーブされた又は「分割された」チャープ信号を示す概略波形図を含む。図３Ｃは、時間でインターリーブされると図３Ａの完全なダウンチャープ信号対を形成する、デインターリーブされた又は「分割された」チャープ信号を示す概略波形図を含む。 図４Ａは、いくつかの例示的な実施形態に従って受信及び処理された、戻り、又は反射された信号すなわちエコー信号のサンプリングを示す概略図である。具体的には、図４Ａは、送信された信号の第１のセクション又はＣＷセクションによる戻りのサンプリングを概略的に示す。図４Ｂは、いくつかの例示的な実施形態に従って受信及び処理された、戻り、又は反射された信号すなわちエコー信号のサンプリングを示す概略図である。具体的には、図４Ｂは、送信された信号の第２のセクション又はチャープ対セクションによる戻りのサンプリングを概略的に示す。 図５Ａは、いくつかの例示的な実施形態に従ってＦＦＴを一組のＣＷサンプルに適用することの例証的で例示的な結果の概略的なグラフ表示を含む。図５Ｂは、いくつかの例示的な実施形態に従ってＦＦＴを二組の分割されたチャープサンプルに適用することの例証的で例示的な結果の概略的なグラフ表示を含む。 図４Ｂに示されるように、完全にインターリーブされたチャープ信号対について、ＦＦＴを適用した結果及び戻りサンプルにおいて速度を分離した結果の概略図を含む。 ある例示的な実施形態による、レーダー送信された信号のＣＷ第１セクションからの戻り、又は反射された信号すなわちエコー信号におけるドップラー速度からチャープ目標に生じるであろう、個々の目標の位相回転又は位相差の判定を示す概略図を含む。 ある例示的な実施形態による、レーダー送信された信号のチャープ第２のセクションからの戻り、又は反射された信号すなわちエコー信号間の個々の位相差の判定を示す概略図を含む。 ＣＷ戻りから判定される位相回転とチャープ戻りから判定される位相差との比較を示す表を含む概略図を含む。 図１０Ａは、いくつかの例示的な実施形態に従って使用されるアンテナアレイのアンテナ要素Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤを示す概略図を含む。図１０Ｂは、いくつかの例示的な実施形態に従って、方位の判定において使用されるデジタルビームフォーミング法を図示する概略機能ブロック図を含む。 いくつかの例示的な実施形態に従って、図１０Ａ及び１０Ｂに示されるアンテナアレイ及びデジタルビームフォーミングを使用してオブジェクトの方位を判定する手法の概略ブロック図を含む。 図１２Ａは、いくつかの例示的な実施形態に従って、時間Ｔ１及びＴ２が等しい場合のチャープ和信号を示す概略図を含む。図１２Ｂは、いくつかの例示的な実施形態に従って、時間Ｔ１及びＴ２が等しくない場合のチャープ和信号を示す概略図を含む。

図１は、いくつかの例示的な実施形態に従って、レーダー信号（例えば、自動車レーダー信号）を処理するためのレーダーシステム１０の概略ブロック図を含む。図１を参照すると、レーダーシステム１０は、レーダー信号を生成し、レーダーシステム１０によって監視されている領域内へ送信する。信号の生成及び送信は、ＲＦ信号生成器１２、レーダー送信回路１４、及び送信アンテナ３２によって達成される。レーダー送信回路１４は、パルス整形回路、送信トリガ回路、ＲＦスイッチ回路、又はレーダーシステム１０によって使用される任意の他の適切な送信回路等の、送信アンテナ３２を介して送信される信号を生成するために必要とされるあらゆる回路を全般的に含む。ＲＦ信号生成器１２及びレーダー送信回路１４は、所望の構成及び信号パラメータを有する所望のＲＦ信号が送信アンテナ３２で送信されるように、制御線３４を介してコマンド及び制御信号を発行するプロセッサ２０を介して制御可能である。

レーダーシステム１０はまた、本明細書で「戻り」、又は「エコー信号」、又は「反射された信号」と称される戻りレーダー信号を、受信アンテナ３０を介してレーダー受信及びアナログ処理回路１６で受信する。レーダー受信及びアナログ処理回路１６は、レーダーシステム１０によって遂行される信号の分割、混合、ヘテロダイン及び／若しくはホモダイン変換、増幅、フィルタリング、受信信号によるトリガ、信号の切り替え及びルーティング、並びに／又は任意の他の適切なレーダー信号受信機能等、受信アンテナ３０を介して受信された信号を処理するために必要とされるあらゆる回路を全般的に含む。結果として、レーダー受信及びアナログ処理回路１６は、レーダーシステム１０によって処理される１つ又は複数のアナログ信号（同相（Ｉ）及び直交（Ｑ）アナログ信号等）を生成する。得られたアナログ信号は、アナログ−デジタル変換器回路（ＡＤＣ）１８に送信され、それによってデジタル化される。次に、デジタル化された信号は、本明細書で詳細に説明されるようなレーダー信号処理のために、プロセッサ２０に転送される。

プロセッサ２０は、デジタル化された受信信号に対する処理を遂行し、ＲＦ信号生成器１２及びレーダー送信回路１４を制御して、本明細書に詳細に説明されるようなレーダーシステム１０のレーダー動作及び機能を提供することが可能な、様々な種類のプロセッサのうちの１つとしてよい。したがって、プロセッサ２０は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は他のそのような装置としてよい。レーダーシステム１０のレーダー動作及び機能を遂行するために、プロセッサ２０は、システムバス２２を介して１つ又は複数の他の必要な回路（参照符号２４によって全般的に特定される１つ又は複数の種類のメモリの１つ又は複数のメモリ装置２４、参照符号２６によって全般的に特定される任意の必要な周辺回路、及び参照符号２８によって全般的に特定される任意の必要な入力／出力回路等）とインターフェースをとる。

上述のように、プロセッサ２０は、制御線３４を介してＲＦ信号生成器１２及びレーダー送信回路１４とインターフェースをとってよい。代替的な実施形態では、ＲＦ信号生成器１２及び／又はレーダー送信回路１４は、それらがバス２２を介して１つ又は複数のプロセッサ２０、メモリ装置２４、周辺回路２６、及び入力／出力回路２８と通信できるように、バス２２に接続してよい。

例示的な実施形態によれば、動いているか静止しているかにかかわらず、オブジェクト又は目標の範囲、方位、及び相対速度を判定可能である。オブジェクト又は目標の範囲及び速度の独特のペアリングは、ゴースト目標を生成すること（すなわち、目標が存在しないところに１つ又は複数の目標を示すこと）なく関連付けられる。

例示的な実施形態によれば、送信される電磁レーダー信号は、２つの連続するセクションを含む。第１のセクションは、所定の持続時間にわたって一定の周波数を有する連続波（ＣＷ）信号を含む。第２のセクションは、所定の持続時間及び周波数帯域にわたって送信された、各パルスが固定周波数を有する、複数のステップ化された周波数パルスを含む、ステップ化されたチャープ信号を含む。第２のセクションのステップ化されたチャープ信号は、ステップ化された周波数変調（ＦＭ）信号と称してよい。このチャープ信号では、各パルスステップにおいて、パルス周波数は、パルスの持続期間にわたって一定に維持される。チャープ信号内の複数のパルスは、相互に対して時間シフトされる。つまり、各ステップパルス内の信号周波数は一定であり、各ステップ内の連続するパルス間の時間間隔も一定である。

本開示を通じて、送信された電磁レーダー信号のＣＷセクションは、ステップ化されたチャープセクションに時間的に先行するとして説明及び図示されることに留意されたい。これは単に恣意的な慣例及び説明の容易性に基づく選択であることに留意されたい。本開示によれば、送信された電磁信号のセクションの時間的順序は、例示的な実施形態にとって必要不可欠ではない。

例示的な実施形態によれば、検出はスイープ毎に行われ、スイープは、送信される電磁信号の両セクションの送信と、送信され、反射されて受信器に戻る電磁信号の両セクションの受信とを含む。各スイープの信号処理は、すべての検出されたオブジェクト／目標からの戻り又は反射された信号について、単一の範囲、方位、及び速度の測定を生じさせる。

範囲及び速度の判定は、ＣＷセクションの戻り及びチャープセクションの戻りの個々の周波数スペクトルを分析することによって達成される。この手法は、ＣＷセクションの戻りの高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を生成すること、及び所定の閾値を超えるすべてのドップラーピークを検出することを含む。

次に、ステップ化されたチャープ（ステップ化されたＦＭ）戻りは、デインターリーブされ、偶数時間サンプル及び奇数時間サンプルから構成される２つの信号に分離される。２つの時間サンプルは、１サンプル間隔だけ時間的に分離された、同一の周波数でステップ化された２つのチャープからの戻りを表す。これは、本明細書では、「分割されたチャープ」サンプルと称される。分割されたチャープサンプルの両方についてＦＦＴが生成される。本明細書では、ＦＦＴは、ＦＦＴ１及びＦＦＴ２と称される。ピークが見出される各ＦＦＴビンにおいて、位相測定が行われる。ＦＦＴ１及びＦＦＴ２における対応するピーク間の位相差は、ＣＷドップラー検出において見出された各速度について、１チャープサンプル間隔における計算された位相回転ＴＳ，ＣＨＰと比較される。最も近い整合が、正しい範囲／速度の対である。存在しない目標が特定されるゴースティングは、排除される。整合の更なる資格基準は、最大許容位相差及び最小ＳＮＲ等の他の基準により条件付けることが可能である。

ひとたび対が確立されると、各オブジェクト／目標の範囲は、ピークのＦＦＴ添え字から、速度に起因するＦＦＴビンの数を除去することによって判定可能である。そのため、得られた添え字は、範囲のみに起因する。範囲の値は、新しい添え字にチャープの範囲分解能を乗算したものである。このプロセスは、チャープ信号戻り内のすべてのピークが処理されるまで繰り返される。その結果は、現在のスイープにおけるすべてのオブジェクト／目標戻りについての範囲及び速度の対である。

例示的な実施形態によれば、方位の判定は、整合したピークに対して行われる。ひとたび範囲／速度の対が確立されると、方位は、当初のステップ化されたチャープ（ステップ化されたＦＭ）戻りから測定される。各オブジェクトの方位は、アンテナ要素又はビームフォーミングされたビーム間の往復位相差及びアンテナアレイの既知の幾何形状から干渉法によって計算可能である。ＦＦＴビンの位相は、アンテナ要素又はビームフォーミングされたビーム間の往復経路長の差分にも比例するため、方位の計算は、成功裏にペアリングされた各オブジェクトについて行うことが可能である。

図２は、いくつかの例示的な実施形態による送信された電磁レーダー信号を示す概略図である。図２を参照すると、送信された信号は、一定の周波数ＦＣ及び持続時間ＴＣＷの連続波信号（ＣＷと標示される）を含む第１のセクションを含む。送信された信号は、いくつかの例示的な実施形態によればその間にチャープ信号が送信される第２のセクションも含む。送信された信号の第２のセクションのチャープ信号は、ステップ化されたダウンチャープ対として図２に示されている。ダウンチャープであるため、信号の周波数は、時間とともに減少する。他の例示的な実施形態によれば、チャープ信号は、ダウンチャープ信号である必要はないことが理解されるであろう。例えば、いくつかの代替的かつ例示的な実施形態では、チャープ信号は、信号の周波数が時間とともに増大するアップチャープ信号としてもよい。

図２のチャープ信号対では、各周波数ステップ、すなわちＦ１、Ｆ２、．．．、ＦＮにおいて、少なくとも２つの連続する信号のインスタンスが存在する。つまり、図２に示されるように、ダウンチャープ信号対は、一連のパルス対として表すことができ、パルス対中の各パルスは、同じ周波数にある。したがって、図２に示される例示的な実施形態については、ステップ化されたダウンチャープ信号対は、Ｎステップを含み、Ｎの周波数のうちの各々の２つのパルス又はインスタンスが、各ステップで発生する。具体的には、第１のステップにおける信号のパルス又はインスタンスの周波数はＦ１Ｆ１と表され、第２のステップにおける信号のパルス又はインスタンスの周波数はＦ２Ｆ２と表され、第３のステップにおける信号のパルス又はインスタンスの周波数はＦ３Ｆ３と表され、第４のステップにおける信号のパルス又はインスタンスの周波数はＦ４Ｆ４と表され、第Ｎのステップにおける信号のパルス又はインスタンスの周波数はＦＮＦＮと表される。送信された信号の第２のセクションの持続時間（これは、ステップ化されたダウンチャープ信号対の全体を含む）は、ＴＣＨＰと表される。

図２を参照すると、図示されている例示的な実施形態では、ダウンチャープ信号対において、各々の同様の周波数のインスタンス又はパルスが、一定の時間Ｔ１だけ時間的に分離されていることも留意される。つまり、２つのＦ１インスタンス又はパルスは、時間Ｔ１だけ分離され、２つのＦ２インスタンス又はパルスは、時間Ｔ１だけ分離される等となる。また、同様の周波数のインスタンス又はパルスの隣接対は、時間Ｔ２だけ分離される。つまり、第２のＦ１インスタンス又はパルス及び第１のＦ２インスタンス又はパルスは、時間Ｔ２だけ分離され、第２のＦ２インスタンス又はパルス及び第１のＦ３インスタンス又はパルスは、時間Ｔ２だけ分離される等となる。この特定の例示的な実施形態では、時間間隔Ｔ１及びＴ２は、すべての時間的に隣接する周波数パルス又はインスタンスが時間的に等間隔に配置されるように、等しくてもよい。他の例示的な実施形態では、図１２Ａ及び１２Ｂに関連して以下で詳細に説明されるように、Ｔ１及びＴ２は、同じである必要はない。

いくつかの例示的な実施形態では、１つ又は複数のオブジェクト又は目標からの戻り、又は反射された信号若しくはエコー信号の処理は、ステップ化されたチャープ信号対を、時間をシフトされ相互にインターリーブされた２つの同一のチャープ信号であると見なす。この２つの同一のチャープ信号をインターリーブすることは、図３Ａ〜３Ｃに示されている。図３Ａは、図２に示されるダウンチャープ信号対の概略波形図である。図３Ｂ及び３Ｃは、時間でインターリーブされると図３Ａの完全なダウンチャープ信号対を形成する、デインターリーブされた又は「分割された」チャープ信号を示す概略波形図を含む。図３Ｂ及び３Ｃに図示されるように、第１の分割されたチャープ信号（「分割されたチャープＡ」と呼ぶ）は、第２の分割されたチャープ信号（「分割されたチャープＢ」と呼ぶ）と同一である。両者は、一連の周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、．．．、ＦＮにおける信号のパルス又はインスタンスからなる。これらの分割されたチャープ信号からの戻りの処理において、それらの間の唯一の相違点は、それらの間の時間シフトである。

図３Ａ〜３Ｃを参照すると、詳細に上述されたように、各々の同様の周波数のインスタンス又はパルスは一定の時間Ｔ１だけ時間的に分離されている。つまり、２つのＦ１インスタンス又はパルスは、時間Ｔ１だけ分離され、２つのＦ２インスタンス又はパルスは、時間Ｔ１だけ分離される等となる。また、同様の周波数のインスタンス又はパルスの隣接対は、時間Ｔ２だけ分離される。つまり、第２のＦ１インスタンス又はパルスと第１のＦ２インスタンス又はパルスとは、時間Ｔ２だけ分離され、第２のＦ２インスタンス又はパルスと第１のＦ３インスタンス又はパルスとは、時間Ｔ２だけ分離される等となる。結果として、図３Ｂ及び３Ｃの分割されたチャープ信号において、時間的に隣接するパルス又はインスタンスは、時間Ｔ１＋Ｔ２だけ時間的に分離されている。時間間隔Ｔ１とＴ２とが等しい特に例示的な実施形態では、分割されたチャープ信号において時間的に隣接するパルス又はインスタンスは、時間２（Ｔ１）＝２（Ｔ２）だけ時間的に分離されている。

図４Ａ及び４Ｂは、いくつかの例示的な実施形態に従って受信及び処理された戻り、又は反射された信号すなわちエコー信号のサンプリングを示す概略図である。具体的には、図４Ａは、送信された信号の第１のセクション又はＣＷセクションによる戻りのサンプリングを概略的に示し、図４Ｂは、送信された信号の第２のセクション又はチャープ対セクションによる戻りのサンプリングを概略的に示す。

図４Ａを参照すると、サンプルは、反射されたＣＷ信号から周期的にとられる。いくつかの例示的な実施形態では、サンプリング周期ＴＳ，ＣＷでＭ個のサンプルがとられる。

図４Ｂを参照すると、反射されたチャープ信号、すなわち反射された分割されたチャープ信号のサンプリングが図示されている。（１）と標示された波形は、送信された完全なダウンチャープ信号対である。（２）と標示された波形は、インターリーブされたＮ点のサンプルの組である。（３）と標示された波形は、第１のデインターリーブされた分割されたチャープ信号の第１のサンプルの組である。図示されている例示的な実施形態では、ダウンチャープ信号対のサンプルは、チャープサンプリング周期ＴＳ，ＣＨＰでとられる。図４Ｂに図示される特に例示的な実施形態では、ＴＳ，ＣＨＰはＴ１に等しい。

引き続き図４Ｂを参照すると、この特に例示的な実施形態では、恣意的な規則により、分割されたチャープの第１のサンプルの組は、奇数チャープ（分割されたチャープＡからの）と称される。これは、それが、奇数の数字の添え字、すなわち１、３、５、．．．、Ｎ−１を有するステップ化されたダウンチャープ信号戻りのＮ／２個のサンプルを含むからである。（４）と標示された波形は、第２のデインターリーブされた分割されたチャープ信号の第２のサンプルの組である。この特に例示的な実施形態では、恣意的な規則により、分割されたチャープの第２のサンプルの組は、偶数チャープ（分割されたチャープＢからの）と称される。これは、それが、偶数の数字の添え字、すなわち２、４、６、．．．、Ｎを有するステップ化されたダウンチャープ信号戻りのＮ／２個のサンプルを含むからである。例示的な実施形態によれば、これらの例示的な実施形態において偶数量のサンプルが常に存在するように、処理は、基数２のＦＦＴの使用を含むことに留意されたい。

引き続き図４Ｂを参照すると、図３Ａ〜３Ｃに関連して上述したように、各々の同様の周波数のインスタンス又はパルスは、一定の時間Ｔ１だけ時間的に分離されていることに留意されたい。つまり、２つのＦ１インスタンス又はパルスは、時間Ｔ１だけ分離され、２つのＦ２インスタンス又はパルスは、時間Ｔ１だけ分離される等となる。また、同様の周波数のインスタンス又はパルスの隣接対は、時間Ｔ２だけ分離される。つまり、第２のＦ１インスタンス又はパルスと第１のＦ２インスタンス又はパルスとは、時間Ｔ２だけ分離され、第２のＦ２インスタンス又はパルスと第１のＦ３インスタンス又はパルスとは、時間Ｔ２だけ分離される等となる。結果として、図４Ｂの信号（３）及び（４）の分割されたチャープ信号において、時間的に隣接するパルス又はインスタンスは、時間Ｔ１＋Ｔ２だけ時間的に分離されている。時間間隔Ｔ１とＴ２とが等しい特に例示的な実施形態では、分割されたチャープ信号において時間的に隣接するパルス又はインスタンスは、時間２（Ｔ１）＝２（Ｔ２）だけ時間的に分離されている。

図４Ａ及び４Ｂに示されるように生成されたサンプルは、本明細書に記載されるような例示的な実施形態に関連して、図１に示される回路によって処理される。つまり、図４Ａに示されるＣＷ信号戻りから取得されるサンプルと、図４Ｂの波形（３）及び（４）において示される奇数及び偶数の分割されたチャープ戻りのサンプルとは、例示的な実施形態に従って処理される。

いくつかの例示的な実施形態では、図４Ａに概略的に示されるＣＷサンプルは、フーリエ変換、好ましくは基数２のＦＦＴに適用され、送信された信号のＣＷ部分の戻りに関連付けられた周波数スペクトルを生成する。図５Ａは、例証的で例示的な実施形態に従ってＦＦＴを一組のＣＷサンプルに適用することの例証的で例示的な結果の概略的なグラフ表示を含む。図５Ａを参照すると、この例示的な実施形態では、戻りは、ＦＦＴにおいて３つの周波数ビンピークを示していて、これらは、戻りにおいて表される移動オブジェクト又は目標の３つのそれぞれのドップラーに対応することとなる。具体的には、３つのピークは、周波数ビンＫ１、Ｋ２、及びＫ３で発生する。本開示は任意の数のピークに当てはまること、及び３つのピークは例示的な実施形態を示すために恣意的に選択されていることが理解されるであろう。既知のＦＦＴレーダー処理技法によれば、これらの３つのピークは、Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３として表される３つのドップラーオブジェクトに対応する。一般に、同じドップラーを有する複数の目標又はオブジェクトが存在し得る。例示的な実施形態によれば、この曖昧さは、複数のオブジェクト又は目標の相対速度、範囲、及び方位を明確に特定することによって解決される。

いくつかの例示的な実施形態では、図４Ｂに概略的に示される奇数及び偶数の分割されたチャープサンプルはまた、フーリエ変換、好ましくは基数２のＦＦＴにも適用され、２つの分割されたチャープ、すなわち分割されたチャープＡ及び分割されたチャープＢに関連付けられた周波数スペクトルを生成する。図５Ｂは、例証的で例示的な実施形態に従ってＦＦＴを二組の分割されたチャープサンプル、すなわち分割されたチャープＡの奇数サンプル及び分割されたチャープＢの偶数サンプルに適用することの例証的で例示的な結果の概略的なグラフ表示を含む。

図５Ｂを参照すると、分割されたチャープＡの奇数サンプルのＦＦＴ結果は、（１）と標示された波形に示され、分割されたチャープＢの偶数サンプルのＦＦＴ結果は、（２）と標示された波形に示されている。再び、この例示的な実施形態では、戻りは、ＦＦＴの各々において３つの周波数ビンピークを示していて、これらは、戻りにおいて表される移動オブジェクト又は目標に対応することとなる。上述のように、本開示は任意の数のピークに当てはまること、及び３つのピークは例示的な実施形態を示すために恣意的に選択されていることが理解されるであろう。具体的には、チャープＡ及びチャープＢの両方について、３つのピークＰ１、Ｐ２、及びＰ３は、それぞれ周波数ビンＫ１、Ｋ２、及びＫ３において発生する。本明細書では一般に使用される標記Ｋを使用してＦＦＴビンの添え字を表しているものの、異なるサンプルレート及び積分時間のため、図５ＡのＣＷＦＦＴにおけるビンの添え字、すなわちＫは、図５ＢのチャープＦＦＴにおけるビンの添え字、すなわちＫと同じではない場合があることが当業者には容易に理解されるであろうことに留意されたい。しかしながら、図５Ｂの分割されたチャープにおけるビンの添え字は、１サンプル間隔ＴＳ，ＣＨＰ内の車両運動性のごくわずかな加速及び変位を考慮すると、ほぼ常に同じとなる。既知のＦＦＴレーダー処理技法によれば、チャープ戻りのＦＦＴビンの各々は、目標の範囲及び目標の速度に関連付けられている。よって、各ピークＰ１、Ｐ２、及びＰ３は、関連付けられたオブジェクト（複数可）／目標（複数可）の範囲及び速度のある組み合わせに関連付けられている。つまり、各ＦＦＴにおける各ピークは、連結された速度情報及び範囲情報を有するオブジェクト（複数可）／目標（複数可）に対応する。各ビンは、範囲情報と速度情報の組み合わせであるため、従来のレーダーシステムでは、オブジェクトの速度も範囲も明確には解明され得ない。しかしながら、例示的な実施形態によれば、この曖昧さは解決され、目標の範囲及び速度の値は明確に判定される。

図６は、図４Ｂに示されるように、完全にインターリーブされたチャープ信号対について、戻りサンプルにフーリエ変換、例えば高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を適用した結果の概略図を含む。つまり、図６の波形は、奇数チャープ（チャープＡ）サンプルと偶数チャープ（チャープＢ）サンプルとの組み合わせから得られる、組み合わされたチャープ戻り対のピークを示している。図６を参照すると、本明細書に記載される例示的な実施形態では、完全なチャープ戻り対のＦＦＴは、例えば、３つのピークＰ１、Ｐ２、及びＰ３を発生させ、これらは、この場合も、戻りにおけるオブジェクト／目標に対応する。図６の概略図の上部に記載されているように、ピークＰ１、Ｐ２、及びＰ３は、連結された範囲（Ｒ）情報及び速度（Ｖ）情報に由来する。

本明細書に記載の例示的な実施形態によれば、各目標について明確な範囲情報及び速度情報が判定されるように、目標の範囲は、チャープ戻りにおけるそれらの対応する速度情報から切り離される。例示的な実施形態に従ってこの範囲情報と速度情報とを切り離すことは、図６の概略図の下部分に示されている。具体的には、図６を参照すると、各ピークＰ１、Ｐ２、及びＰ３は、３つの可能な目標速度Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３のうちの１つと関連付けることが可能である。つまり、ピークＰ１は、第１の範囲Ｒ１１において速度Ｖ１で動き、第２の範囲Ｒ１２において速度Ｖ２で動き、かつ／又は第３の範囲Ｒ１３で速度Ｖ３で動く目標に関するサンプリングされた戻りを含み得る。ピークＰ２は、第１の範囲Ｒ２１において速度Ｖ１で動き、第２の範囲Ｒ２２において速度Ｖ２で動き、かつ／又は第３の範囲Ｒ２３で速度Ｖ３で動く目標に関するサンプリングされた戻りを含み得る。ピークＰ３は、第１の範囲Ｒ３１において速度Ｖ１で動き、第２の範囲Ｒ３２において速度Ｖ２で動き、かつ／又は第３の範囲Ｒ３３で速度Ｖ３で動く目標に関するサンプリングされた戻りを含み得る。よって、各ピークについて、例示的な実施形態によれば、関連付けられた目標が動いている速度は、各ＦＦＴピークにおける速度及び範囲に関する曖昧さが排除されるように、チャープ信号戻りから独立して判定される。結果として、各目標の速度及び範囲の両方は、明確に判定される。

引き続き図６を参照すると、例えば、例示的な実施形態に従って、ピークＰ２に関連付けられた目標が速度Ｖ２を有すると判定された場合、速度Ｖ２に帰すことができるチャープ戻り対（図６）の、ＦＦＴにおいてピークＰ２に関連付けられたビンに対する寄与分は取り除くことができ、目標の範囲はＲ２２であると判定される。同様に、例えば、例示的な実施形態に従って、ピークＰ３に関連付けられた目標が速度Ｖ１を有すると判定された場合、速度Ｖ１に帰すことができるチャープ戻り対（図６）の、ＦＦＴにおいてピークＰ３に関連付けられたビンに対する寄与分は取り除くことができ、目標の範囲はＲ３１であると判定される。同様に、例えば、例示的な実施形態に従って、ピークＰ１に関連付けられた目標が速度Ｖ３を有すると判定された場合、速度Ｖ３に帰すことができるチャープ戻り対（図６）の、ＦＦＴにおいてピークＰ１に関連付けられたビンに対する寄与分は取り除くことができ、目標の範囲はＲ１３であると判定される。

図７は、例示的な実施形態による、レーダー送信された信号のＣＷ第１セクションからの戻り、又は反射された信号すなわちエコー信号におけるドップラー速度からの個々の目標位相回転又は位相差の判定を示す概略図を含む。位相回転は、ＦＦＴにおけるピークＶ１、Ｖ２、及びＶ３について判定される。ドップラー位相回転又は位相差Δθは、速度Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３から計算される。具体的には、位相回転Δθ１は、速度Ｖ１から判定され、位相回転Δθ２は、速度Ｖ２から判定され、位相回転Δθ３は、速度Ｖ３から判定される。例示的な実施形態に従って、ＣＷ戻り及びチャープ対のサンプリング間隔から判定される分割されたチャープに対する位相回転は、式Δθ＝４πＶＴＳ，ＣＨＰ／λに従って計算され、式中、Ｖは速度であり、ＴＳ，ＣＨＰは信号のチャープ対部分のサンプリング間隔であり（図４Ｂを参照されたい）、λはチャープ電磁信号対の平均又は中心周波数波長である。この計算は、図５Ａに示されるＣＷ戻りのＦＦＴから、一群のピーク速度Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３にそれぞれ対応する分割されたチャープ間の一群の位相回転Δθ１、Δθ２、及びΔθ３をもたらす。

図８は、例示的な実施形態による、レーダー送信された信号のチャープ第２のセクションからの戻り、又は反射された信号すなわちエコー信号間の個々の位相差ΔΦの判定を示す概略図を含む。図４Ｂに示されるサンプルに関して図５Ｂに示されるＦＦＴ結果におけるピークＰ１、Ｐ２、及びＰ３について、位相差が判定される。図５Ｂ及び８を参照すると、各ＦＦＴの各ビンは、複数の値を含み、各々は、実数部Ｉ及び虚数部Ｑを有する。具体的には、ビンＫ１は、Ｉ１＋ｊＱ１の形式の値を含み、ビンＫ２は、Ｉ２＋ｊＱ２の形式の値を含み、ビンＫ３は、Ｉ３＋ｊＱ３の形式の値を含む。例示的な実施形態によれば、位相Φは、チャープＡ及びチャープＢの各々の各ピークについて式Φ＝ａｒｃｔａｎ（Ｑ／Ｉ）に従って計算される。具体的には、チャープＡのピークＰ１、Ｐ２、及びＰ３の位相は、以下の式に従って計算される。すなわち、ΦＡ１＝ａｒｃｔａｎ（Ｑ１／Ｉ１）；ΦＡ２＝ａｒｃｔａｎ（Ｑ２／Ｉ２）；及びΦＡ３＝ａｒｃｔａｎ（Ｑ３／Ｉ３）である。更に、チャープＢのピークＰ１、Ｐ２、及びＰ３の位相は、以下の式に従って計算される。すなわち、ΦＢ１＝ａｒｃｔａｎ（Ｑ１／Ｉ１）；ΦＢ２＝ａｒｃｔａｎ（Ｑ２／Ｉ２）；及びΦＢ３＝ａｒｃｔａｎ（Ｑ３／Ｉ３）である。次に、チャープＡのＦＦＴとチャープＢのＦＦＴとの間の位相差ΔΦが計算される。具体的には、チャープＢにおけるピークＰ１の位相ΦＢ１とチャープＡにおけるピークＰ１の位相ΦＡ１との間の位相差ΔΦ１は、以下の式に従って計算される。すなわち、ΔΦ１＝ΦＢ１−ΦＡ１である。チャープＢにおけるピークＰ２の位相ΦＢ２と、チャープＡにおけるピークＰ２の位相ΦＡ２との間の位相差ΔΦ２は、以下の式に従って計算される。すなわち、ΔΦ２＝ΦＢ２−ΦＡ２である。チャープＢにおけるピークＰ３の位相ΦＢ３と、チャープＡにおけるピークＰ３の位相ΦＡ３との間の位相差ΔΦ３は、以下の式に従って計算される。すなわち、ΔΦ３＝ΦＢ３−ΦＡ３である。位相差ΔΦの符号は、ベクトル間の進み／遅れの関係に依存し、ドップラー記号の慣例が適用されることに留意されたい。

好ましい実施形態によれば、次に、チャープ対サンプル時間に対するＣＷ戻りのＦＦＴからの一群のピーク速度Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３にそれぞれ対応する一群の計算された位相差又は位相回転Δθ１、Δθ２、及びΔθ３を、チャープＡ及びチャープＢの戻りからの一群の位相差ΔΦ１、ΔΦ２、及びΔΦ３と比較して、位相差の組の間で最も近い整合を判定する。好ましい実施形態によれば、ＣＷ戻りとチャープ戻りの間の位相差の整合は、同じ検出されたオブジェクト／目標を表すであろう。目標の位相差が既知であれば、その目標の速度は、送信された信号のＣＷ部分に対する戻りから明確に判定可能である。速度が既知であれば、チャープ戻りにおける範囲及び速度は切り離され、特定された目標の範囲も明確に判定される。

図９は、ＣＷ戻りから判定される計算された位相回転とチャープ戻りから判定される位相差との比較を示す表を含む概略図を含む。図９を参照すると、比較には、ＣＷ戻りから判定される位相回転と、チャープ戻りから判定される位相差との各々の間の差分の大きさ又は絶対値を判定することが含まれる。差分の大きさ又は絶対値が所定の閾値未満の場合、ピークＰ１、Ｐ２、Ｐ３と速度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３との間の整合が宣言される。各々の整合の場合に、関連するチャープのピークＰ１、Ｐ２、及びＰ３と関連付けられた目標は、関連するＣＷ速度Ｖ１、Ｖ２、又はＶ３を有すると結論付けられる。閉成速度及び開離速度の整合は、位相差ΔΦの符号によって決定される。

ドップラー周波数ＦＤｏｐと速度Ｖとの間の関係は、以下の式によって与えられる。
ＦＤｏｐ＝ｋ／Ｔｃｗ
Ｖ＝（ＦＤｏｐ＊λ）／２
式中、ビンの添え字はｋ＝０、．．．、Ｎ−１であり、λはＣＷ波長であり、Ｔｃｗは図２に示されるようにＣＷセクションの持続時間（積分時間）である。

図６に関連して上述したように、目標の速度が判定されると、目標の範囲もまた、完全なチャープ信号戻り対から判定される。具体的には、チャープ信号対のＦＦＴの各ビンの値Ｋは、速度寄与分及び範囲寄与分を含む。具体的には、ビン数は、以下の式によって定義することができる。
Ｋ＝（Ｒ／ｄＲ）＋（Ｖ／ｄＶ）、式中、 （１）
ｄＶ＝１／ＴＣＨＰかつｄＲ＝Ｃ／（２＊ＢＷ）
式中、Ｒは範囲（半径）であり、Ｃは光の速度であり、ＴＣＨＰはチャープ対の持続時間（積分時間）であり、ＢＷはチャープ対の帯域であり、ｄＲは範囲の分解能、例えばメートル／ビンであり、Ｖは速度であり、ｄＶは速度の分解能、例えばメートル／秒／ビンである。例示的な実施形態によれば、チャープ対における既知のピークにおいて、ピークのビン数は、既知である。速度の分解能ｄＶ及び範囲の分解能ｄＲの両方もまた、既知である。上述のように、ピークにおける速度もまた、図９に関連して詳細に上述されたペアリング及び整合から既知である。したがって、範囲Ｒは、上記式（１）から解くことが可能である。
Ｒ＝ｄＲ［Ｋ−（Ｖ／ｄＶ）］ （２）

したがって、例示的な一実施形態では、速度の分解能ｄＶは、０．１６メートル／秒／ビンであってもよく、範囲の分解能ｄＲは、０．８３メートル／ビンであってもよい。この例示的な実施形態では、２０メートルの範囲Ｒにおいて１５ｍ／秒の相対速度Ｖで移動するオブジェクトは、Ｋ＝Ｒ／ｄＲ）＋（Ｖ／ｄＶ）＝２０／０．８３＋１５／０．１６＝２４．１０＋９３．７５＝１１７．８５によって計算されるＦＦＴビンＫにおけるピークを有する。したがって、このオブジェクトのピークは、最も近いビンに丸められると、ＦＦＴの第１１８番のビンになる。丸めの代替として、より正確なピークビン判定を、ＦＦＴ補間及び／又は曲線近似技法によって達成してもよい。逆に、例示的な実施形態を示すと、チャープ対（図４Ｂの波形（１））がＦＦＴの第１１８番目のビンにおけるピークＰ２を含み、ピークＰ２におけるオブジェクトの速度Ｖが、図９に関連して詳細に上述されたペアリング及び整合から１５ｍ／秒であると知られ、範囲の分解能ｄＲは０．８３ｍ／ビンであると知られ、速度の分解能ｄＶは０．１６メートル／秒／ビンであると知られ、オブジェクトの範囲はＲ＝０．８３［１１８−１５／０．１６］＝２０．１３メートルであると式（２）によって計算でき、これは、提起された仮説例から正しいと知られている。端数の範囲の誤差は、ＦＦＴ補間及び／又はゼロパディングによる曲線近似等の高精度の手法とは異なり、最も近いビンに丸めたことによるものであることに留意されたい。

詳細に上述されたような例示的な実施形態に従って速度及び範囲が判定されると、目標（複数可）／オブジェクト（複数可）の方位又は方向が判定可能である。図１０Ａ、１０Ｂ、及び１１は、例示的な実施形態に従ってオブジェクトの方位を判定する手法を示す概略機能ブロック図を含んでいる。具体的には、図１０Ａは、いくつかの例示的な実施形態に従って使用されるアンテナアレイのアンテナ要素Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤを示す概略図を含む。図１０Ｂは、いくつかの例示的な実施形態に従って、方位の判定において使用されるビームフォーミング法を図示する概略機能ブロック図を含む。図１１は、いくつかの例示的な実施形態に従って、図１０Ａ及び１０Ｂに示される個々のアンテナ要素戻り及びビームフォーミングを使用してオブジェクトの方位を判定する手法の概略ブロック図を含む。

いくつかの例示的な実施形態では、方位は、２つの重み付けされ、ビームフォーミングされたビーム間の、適切に速度補正された整合したピークの位相差を判定することによって、計算される。ビームは、送信波形及び受信波形の任意の利用可能なセクションによってデジタル的に形成してよい。

図１０Ａを参照すると、アンテナアレイシステム１０２が示されている。図１０Ａに示されている例証的で例示的な実施形態等の、いくつかの例示的な実施形態では、アンテナアレイシステム１０２は、図１０ＡでＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤと標示された４つのアンテナ要素を含む。具体的には、アンテナアレイシステム１０２は、２つの送信アンテナ要素Ａ及びＢ、並びに２つの受信アンテナ要素Ｃ及びＤを含む。本開示は、任意の数のアンテナ要素に当てはまることが理解されるであろう。ビーム１０６及び１０８は、それぞれ送信アンテナ要素Ａ及びＢによってオブジェクト１０４に送信される。ビームは、オブジェクト１０４によって反射され、結果として、反射されたビーム１１０及び１１２は、それぞれ受信アンテナ要素Ｃ及びＤによって受信される。

オブジェクト１０４は、ビーム１０６、１０８、１１０、１１２が、図１０Ａにおける「平坦波面」によって示されるように、平面波であると仮定され得るほど、アレイ１０２から十分に遠隔にあると仮定される。その仮定に従って、オブジェクト１０４は、図１０Ａで「点目標」と称される。オブジェクト１０４のアレイ１０２に対する方位は、θによって与えられ、アレイ１０２の要素間の距離は、ｄによって与えられる。要素の間隔ｄ（ここでは簡潔さのため均一であると仮定されるが、要件ではない）を考慮すると、送信要素及び受信要素の各々の可能な組み合わせＡＣ、ＡＤ、ＢＣ、ＢＤについて、経路長における往復の差分は、ｘ＝ｄｓｉｎθによって与えられるｘとθとの関係によって定義される。具体的には、例示的な均一な要素間隔ｄを仮定すると、要素Ｂに関連付けられた要素Ａに対する経路長差分は、ｘ＝ｄｓｉｎθによって与えられ、要素Ｃに関連付けられた要素Ａに対する経路長差分は、ｘ＝２ｄｓｉｎθによって与えられ、要素Ｄに関連付けられた要素Ａに対する経路長差分は、ｘ＝３ｄｓｉｎθによって与えられる。余分な経路長に起因する位相回転の量は、したがって、２πｘ／λである。各要素対間の経路長差分はまた、それらのそれぞれのＦＦＴの整合したピーク間の位相差に対応する。この情報を使用すると、方位は、ＦＦＴの位相を幾何学的要素の位相に対して等置し、θについて解くことによって、数学的に判定可能である。

図１０Ｂを参照すると、ボックス１２０に示されるように、４つの可能な経路すべてについてＦＦＴが計算される。いくつかの例示的な実施形態では、ＦＦＴは、図４Ｂ、信号（１）に示されているチャープ信号対から計算される。同時受信が実装されない場合、各要素対の間には時間要素遅延ＴＥＤが存在する。したがって、ドップラー速度（すなわち、相対変位）は、物理的幾何学の計算には存在しないＦＦＴにおける更なる位相回転を課し、間違った方位計算を生じさせるであろう。したがって、ＦＦＴサンプルの速度成分は、ボックス１２２内の複雑な速度ベクトル計算に従って除去される。１２２で言及されている波長λは、チャープの平均又は中心周波数波長であることに留意されたい。ＦＦＴのピークはすでに速度補正されているため、取り除かれるべき回転量は知られていて、したがって、ＦＦＴの整合したピークに対して周波数領域における複素共役ベクトル乗算を行えば、位相が補正されることとなる。次に、２つの別個のビームをデジタル的にビームフォーミングして、増大したＳＮＲ及びビーム指向機能を生じさせる。経路ＡＣ、ＡＤ、ＢＣ、ＢＤのデータは、第１の複素重みの組Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４、及び第２の複素重みの組Ｗ２１、Ｗ２２、Ｗ２３、Ｗ２４の適用によって重み付けされる。第１の複素重みの組によって重み付けされたデータは、加算器１２４によって合計され、１２８で示されるようなビーム１を生成する。同様に、第２の複素重みの組によって重み付けされたデータは、加算器１２６によって合計され、１３０で示されるようなビーム２を生成する。

図１１を参照すると、図４Ｂ、信号（１）に示されるようなチャープ信号が、１２１で示されるように送信され、ＦＦＴは、１２０で示されるように計算される。速度の除去は、１２２で行われる。図１０Ｂに関連して上述された複素重み付け及び合計算出を含め、１２３及び１２５のビームフォーミングを行って、ビーム１及びビーム２を生成する。次に、重み付けされ、合計されたＦＦＴデータについて、各整合したピークの位相Φ１及びΦ２を、それぞれ、複素ＦＦＴデータの逆正接に従って、全ＦＦＴデータのａｒｃｔａｎ（Ｑ／Ｉ）に従って、１２７及び１２９で計算する。次に、加算器１３１において、Φ１とΦ２との間の位相差ΔΦを計算する。次に、１３３において、方位をθ＝ａｒｃｓｉｎ（ΔΦ／ｋＤ）から計算し、式中、波数ｋはｋ＝２π／λによって与えられ、λはチャープ対の平均又は中心周波数波長であり、Ｄは、ビームを形成するために使用された個別の要素の間隔から導出される、２つのビームフォーミングされたビーム間の計算された仮想間隔である。

本開示を通して、図４Ｂに示されるタイプのチャープ対、例えば、信号（１）について説明する。上述のように、図４Ｂに示されるチャープ信号対、信号（１）では、時間Ｔ１及び時間Ｔ２は同じである。いくつかの例示的な実施形態によれば、別のタイプのチャープデータ処理を使用してもよい。この代替形態のチャープ処理は、本明細書では「合計チャープ」処理と称される。この合計チャープ処理は、時間Ｔ１及びＴ２が等しくない場合の例示的な実施形態において特に適用可能である。図１２Ａは、いくつかの例示的な実施形態による、時間Ｔ１及びＴ２が等しい場合の合計チャープ信号を示す概略図を含む。図１２Ｂは、いくつかの例示的な実施形態による、時間Ｔ１及びＴ２が等しくない場合の合計チャープ信号を示す概略図を含む。

図１２Ａを参照すると、信号（１）は、Ｔ１＝Ｔ２であるチャープ信号対を示す。この場合、一定サンプリング周期を使用して、上で詳細に説明されるチャープ信号対処理のためにＮ個のサンプルを生成することができる。図１２Ａの信号（２）は、図１２Ａのチャープ信号対（１）からの同様の周波数パルス又はインスタンスがコヒーレントに合計される合計チャープ信号を示す。この結果、Ｎ／２個のサンプルが合計チャープ処理のために生成される。図１２Ｂでは、Ｔ１≠Ｔ２の信号（１）は、チャープ信号対を示す。この場合、一定サンプリング周期を使用して、上で詳細に説明されるチャープ信号対処理のためにＮ個のサンプルを生成することができない。図１２Ｂの信号（２）は、図１２Ｂのチャープ信号対（１）からの同様の周波数パルス又はインスタンスがコヒーレントに合計される合計チャープ信号を示す。この結果、Ｎ／２個のサンプルが合計チャープ処理のために生成される。

したがって、例示的な実施形態によれば、本明細書で詳細に説明される目標検出及び方位計算用のチャープ対処理は、時間サンプル対を合計することによっても行うことができ、又はそれによって代わりに行うことができ、図１２Ａ及び１２Ｂの信号（２）に示されるように、Ｎ／２個の合計チャープをもたらす。いくつかの例示的な実施形態によれば、本明細書で詳細に説明される速度ペアリングの位相整合は、分割チャープ信号及びＣＷ信号上で依然として行われる。

本明細書で詳細に説明される技法は、チャープ処理のすべての組み合わせに適用される。チャープ信号及び／又はチャープ信号の組み合わせ（複数可）の選択は、例えば、雑音統計、信号バイアス、速度によるコヒーレント合計損失、ＦＦＴビン分解能、信号平均化オプション、ＳＮＲの考慮、タイミングの問題、及び他の要因等の信号処理問題に依存する。

上述のシステム及び方法の様々な実施形態がデジタル電子回路、コンピュータハードウェア、ファームウェア、及び／又はソフトウェアに実装してもよい。それらの実装は、コンピュータプログラム製品（すなわち、情報担体にタンジブルに実装されたコンピュータプログラム）として行ってもよい。この実装は、例えば、データ処理装置による実行のための、又はデータ処理装置の動作を制御するための機械可読記憶デバイス及び／又は伝搬信号において行ってもよい。この実装は、例えば、プログラマブルプロセッサ、１つのコンピュータ、及び／又は複数のコンピュータとしてもよい。

コンピュータプログラムは、コンパイラ型言語及び／又はインタープリタ型言語を含む任意の形態のプログラミング言語で記述してもよく、このコンピュータプログラムは、スタンドアロンプログラムとして、又はコンピューティング環境での使用に好適なサブルーチン、要素、及び／若しくは他の装置として、任意の形態で配備してもよい。コンピュータプログラムは、１つの敷地で１つのコンピュータ又は複数のコンピュータで実行されるように配備してもよい。

方法工程は、入力データで動作して出力を生成することにより本発明の機能を行うようにコンピュータプログラムを実行する１つ又は複数のプログラマブルプロセッサによって行ってもよい。方法工程は、特殊用途論理回路によっても行ってもよく、特殊用途論理回路として装置が実装してもよい。この回路は、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）及び／又はＡＳＩＣ（−特定用途集積回路）であってもよい。モジュール、サブルーチン、及びソフトウェアエージェントは、その機能を実装するコンピュータプログラム、プロセッサ、特殊回路、ソフトウェア、及び／又はハードウェアの部分を指してもよい。

コンピュータプログラムの実行に好適なプロセッサとしては、一例として、汎用マイクロプロセッサ及び特殊用途マイクロプロセッサの両方、並びに任意の種類のデジタルコンピュータの任意の１つ又は複数のプロセッサが挙げられる。一般に、プロセッサは、読み取り専用メモリ又はランダムアクセスメモリ又はそれらの両方から命令及びデータを受信する。コンピュータの必須要素は、命令を実行するためのプロセッサ、並びに命令及びデータを記憶する１つ又は複数のメモリデバイスである。一般に、コンピュータは、データ記憶のための１つ又は複数の大容量記憶デバイス、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、又は光ディスクからデータを受信し、かつ／又はそれにデータを転送するように動作可能に連結されていてもよい。

データ送信及び命令は、通信ネットワーク上でも発生させてもよい。コンピュータプログラム指示及びデータの具現化に好適な情報担体としては、一例として半導体メモデバイスを含む不揮発性メモリのすべての形態が挙げられる。この情報担体は、例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリデバイス、磁気ディスク、内蔵ハードディスク、リムーバブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、及び／又はＤＶＤ−ＲＯＭディスクであってもよい。このプロセッサ及びメモリは、特殊用途論理回路によって補完され、かつ／又はそれに組み込んでもよい。

ユーザとの対話を提供するために、上述の技法を表示デバイスを有するコンピュータに実装してもよい。この表示デバイスは、例えば、陰極線管（ＣＲＴ）及び／又は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）モニタであってもよい。ユーザとの対話は、例えば、ユーザへの情報の表示、キーボード及びポインティングデバイス、例えば、マウス又はトラックボールによって行ってよく、それを用いてユーザは、コンピュータに入力を提供する、例えば、ユーザインターフェース要素と対話することができる。他の種類のデバイスを使用して、ユーザとの対話を提供することができる。他のデバイスは、例えば、感覚フィードバック、例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、又は触覚フィードバックの任意の形態のユーザに提供されるフィードバックであってもよい。ユーザからの入力は、例えば、聴覚、音声、及び／又は触覚入力を含む任意の形態で受信してよい。

上述の技法は、バックエンドコンポーネントを含む分散コンピューティングシステムに実装してもよい。このバックエンドコンポーネントは、例えば、データサーバ、ミドルウェアコンポーネント、及び／又はアプリケーションサーバであってもよい。上述の技法は、フロントエンドコンポーネントを含む分散コンピューティングシステムに実装してもよい。このフロントエンドコンポーネントは、例えば、グラフィカルユーザインターフェース、ユーザが実装例と対話することができるウェブブラウザ、及び／又は送信デバイス用の他のグラフィカルユーザインターフェースを有するクライアントコンピュータであってもよい。このシステムのこれらのコンポーネントは、デジタルデータ通信の任意の形態又は媒体、例えば、通信ネットワークによって相互接続されてもよい。通信ネットワークの例としては、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、インターネット、有線ネットワーク、及び／又は無線ネットワークが挙げられる。

このシステムは、クライアント及びサーバを含んでもよい。クライアント及びサーバは、一般に互いに遠隔していて、典型的には通信ネットワークを介して対話する。クライアントとサーバの関係は、それぞれのコンピュータで起動し、かつ互いにクライアント−サーバ関係を有するコンピュータプログラムによって生じる。

パケットベースのネットワークとしては、例えば、インターネット、キャリアインターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワーク、例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、キャンパスエリアネットワーク（ＣＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、ホームエリア（ＨＡＮ））、プライベートＩＰネットワーク、ＩＰ構内電話交換機（ＩＰＢＸ）、無線ネットワーク、例えば、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）、８０２．１１ネットワーク、８０２．１６ネットワーク、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）ネットワーク、ＨｉｐｅｒＬＡＮ）、及び／又は他のパケットベースのネットワークを挙げることができる。回路ベースのネットワークとしては、例えば、公衆交換電話ネットワーク（ＰＳＴＮ）、構内電話交換機（ＰＢＸ）、無線ネットワーク、例えば、ＲＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）ネットワーク、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）ネットワーク、モバイル通信用グローバルシステム（ＧＳＭ）ネットワーク）、及び／又は他の回路ベースのネットワークを挙げることができる。

このコンピューティングシステムは、１つ又は複数のコンピューティングデバイスも含んでもよい。コンピューティングデバイスとしては、例えば、コンピュータ、ブラウザデバイスを有するコンピュータ、電話、ＩＰ電話、モバイルデバイス、例えば、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）デバイス、ラップトップコンピュータ、電子メールデバイス、及び／又は他の通信デバイスを挙げることができる。このブラウザデバイスとしては、例えば、ワールドワイドウェブブラウザ、例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｘｐｌｏｒｅｒ（登録商標）、Ｍｏｚｉｌｌａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＭｏｚｉｌｌａ（登録商標）Ｆｉｒｅｆｏｘを有するコンピュータ、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータが挙げられる。モバイルコンピューティングデバイスとしては、例えば、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙ（登録商標）、ｉＰＡＤ（登録商標）、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）、又は他のスマートフォンデバイスが挙げられる。

本開示の多くの変更及び修正が前述の説明を読んだ後に確実に当業者に明らかになるが、例証として示され説明される特定の実施形態が限定するものと見なされるようには決して意図されていないことを理解されたい。更に、本主題が特定の実施形態を参照して説明されているが、当業者であれば、本開示の趣旨及び範囲内での変形を思い付くであろう。前述の例が説明目的のみに提供されていて、本開示を限定するものとは決して見なされないことに留意されたい。

本発明の概念がその例示的な実施形態を参照して特に示され説明されているが、当業者であれば、以下の特許請求の範囲によって定義される本発明の概念の趣旨及び範囲を逸脱することなく、形態及び詳細の様々な変更がその範囲内で加えられてもよいことを理解するであろう。

Claims (18)

1. 観測点に対するオブジェクトのパラメータを判定する方法において、
   前記観測点から電磁信号を送信することであって、前記電磁信号は、複数のセクションによって画定され、前記電磁信号の第１のセクションは、連続波（ＣＷ）電磁信号を含み、前記電磁信号の第２のセクションは、チャープ電磁信号を含み、前記チャープ電磁信号は、時間で分割された複数のサブセクションを含む、送信することと、
   反射された信号を検出することであって、前記反射された信号は、前記送信され前記オブジェクトから反射された電磁信号であり、前記反射された信号は、前記オブジェクトから反射された前記ＣＷ電磁信号である反射されたＣＷ信号と、前記オブジェクトから反射された前記チャープ電磁信号である反射されたチャープ信号とを含み、反射された信号を前記検出することは、（ｉ）前記反射されたＣＷ信号の複数のサンプルを生成することと、（ｉｉ）前記反射されたチャープ信号の複数のサンプルを生成することとを含む、検出することと、
   前記反射されたＣＷ信号の前記複数のサンプル間の第１の位相差の組を判定することと、
   前記反射されたチャープ信号の前記複数のサンプル間の第２の位相差の組を判定することと、
   前記第１の位相差の組及び前記第２の位相差の組を処理して前記オブジェクトの距離及び相対速度を判定することと、を含む、方法。
2. 前記第１の複数のサンプル及び前記第２の複数のサンプルに対してフーリエ変換を行うことと、前記フーリエ変換におけるピークを使用して前記第１の位相差の組及び前記第２の位相差の組を判定することと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記フーリエ変換は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記チャープ電磁信号及び前記反射されたチャープ信号は各々、複数のそれぞれ関連付けられたサブセクションを含み、
   前記反射されたチャープ信号の各サブセクションは、前記反射されたチャープ信号の連続するサンプルの対に関連付けられ、
   前記反射されたチャープ信号の前記連続するサンプルの対の各サンプルは、前記反射されたチャープ信号に関連付けられたサブセクションのうち周波数が同一の送信された信号の対とそれぞれ関連付けられている、請求項１に記載の方法。
5. 前記反射されたチャープ信号の前記複数のサンプルは、前記反射されたチャープ信号の前記複数のサンプルの１つ置きのサンプルを含む奇数チャープサンプルの組と、前記反射されたチャープ信号の前記複数のサンプルの１つ置きのサンプルを含む偶数チャープサンプルの組とを含み、前記奇数チャープサンプルの組と前記偶数チャープサンプルの組との間に時間遅延が存在する、請求項４に記載の方法。
6. 前記反射されたチャープ信号の前記複数のサンプル間の前記第２の位相差の組を判定することは、前記奇数チャープサンプルの組と前記偶数チャープサンプルの組との間の位相差を判定することを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記第１の位相差の組を判定する際に、前記オブジェクトと関連付けられた速度値を使用することを更に含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記オブジェクトと関連付けられた前記速度値及び前記第２の位相差の組を使用して、前記オブジェクトと関連付けられた範囲値を生成することを更に含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記オブジェクトと関連付けられた方位値を生成することを更に含む、請求項８に記載の方法。
10. 観測点に対するオブジェクトの距離及び相対速度を判定するための装置において、
    前記観測点から電磁信号を送信するための送信器であって、前記電磁信号は、複数のセクションによって画定され、前記電磁信号の第１のセクションは、連続波（ＣＷ）電磁信号を含み、前記電磁信号の第２のセクションは、チャープ電磁信号を含み、前記チャープ電磁信号は、時間で分割された複数のサブセクションを含む、送信器と、
    反射された信号を検出するための検出器であって、前記反射された信号は、前記送信され前記オブジェクトから反射された電磁信号であり、前記反射された信号は、前記オブジェクトから反射された前記ＣＷ電磁信号である反射されたＣＷ信号と、前記オブジェクトから反射された前記チャープ電磁信号である反射されたチャープ信号とを含み、前記検出器は、（ｉ）前記反射されたＣＷ信号の複数のサンプルを生成することと、（ｉｉ）前記反射されたチャープ信号の複数のサンプルを生成することとによって、前記反射された信号を検出する、検出器と、
    前記反射されたＣＷ信号の前記複数のサンプル間の第１の位相差の組を判定し、前記反射されたチャープ信号の前記複数のサンプル間の第２の位相差の組を判定し、前記第１の位相差の組及び前記第２の位相差の組を処理して前記オブジェクトの距離及び相対速度を判定するためのプロセッサと、を備える、装置。
11. 前記プロセッサは、前記第１の複数のサンプル及び前記第２の複数のサンプルに対してフーリエ変換を行い、前記フーリエ変換におけるピークを使用して前記第１の位相差の組及び前記第２の位相差の組を判定する、請求項１０に記載の装置。
12. 前記フーリエ変換は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を含む、請求項１１に記載の装置。
13. 前記チャープ電磁信号及び前記反射されたチャープ信号は各々、複数のそれぞれ関連付けられたサブセクションを含み、
    前記反射されたチャープ信号の各サブセクションは、前記反射されたチャープ信号の連続するサンプルの対に関連付けられ、
    前記反射されたチャープ信号の前記連続するサンプルの対の各サンプルは、前記反射されたチャープ信号に関連付けられたサブセクションのうち前記サンプルと周波数が同一の送信された信号の対とそれぞれ関連付けられている、請求項１０に記載の装置。
14. 前記反射されたチャープ信号の前記複数のサンプルは、前記反射されたチャープ信号の前記複数のサンプルの１つ置きのサンプルを含む奇数チャープサンプルの組と、前記反射されたチャープ信号の前記複数のサンプルの１つ置きのサンプルを含む偶数チャープサンプルの組とを含み、前記奇数チャープサンプルの組と前記偶数チャープサンプルの組との間に時間遅延が存在する、請求項１３に記載の装置。
15. 前記プロセッサは、前記奇数チャープサンプルの組と前記偶数チャープサンプルの組との間の位相差を判定することによって、前記反射されたチャープ信号の前記複数のサンプル間の前記第２の位相差の組を判定する、請求項１４に記載の装置。
16. 前記プロセッサは、前記オブジェクトと関連付けられた速度値を使用して前記第１の位相差の組を判定する、請求項１０に記載の装置。
17. 前記プロセッサは、前記オブジェクトと関連付けられた前記速度値及び前記第２の位相差の組を使用して、前記オブジェクトと関連付けられた範囲値を生成する、請求項１６に記載の装置。
18. 前記プロセッサは、前記オブジェクトと関連付けられた方位値を生成する、請求項１７に記載の装置。

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