JP6573599B2 - ブロードバンド測定信号を測定する方法と装置 - Google Patents

Description

本発明は、参照信号（基準信号）からのブロードバンド測定信号、特に、レーダー測定信号の差を決定する方法、および、当該方法に対応する測定装置に関する。

測定信号として下記の記述に参照される、連続する波形信号を再生すること（recurrinｇ）の利用は、レーダー（ｒａｄｅｒ）技術において確立されている。連続する波形（英語、continuos waveform（ＣＷ）という信号の技術用語は、固定の振幅および周波数の電気・磁気的（electromagnetic)波形を含む。近年の自動車（車両）レーダー技術において、周波数変調した連続波形は、たとえば、車両の分野において、距離制御装置、距離警告装置を実現するため、または、自動車の駐車補助のために、使用されている。

これらのレーダー装置によって、連続的な波形が送信され、レーダー装置の環境における対象物からの可能性のある反射信号が受信される。そのような信号は、リニア（直線）周波数変調されており、その周波数変調の直線性（リニアリティ）は、異なる傾き（different gradient）を提供する。受信した測定信号と送信した参照信号（基準信号）との間の比較から、推測が、送信機と対象物との間の距離および相対的な速度に関することが引き出される。特に、送信した参照信号と受信した測定信号との間の時間遅延およびオフセット（ドップラー）が本文脈において評価される。

著者、Ｒｏｌｉｎｇ ａｎｄ Ｍｏｌｌｅｒにより、２００８年５月、ＩＥＥＥ Ｒａｄｅｒ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅにおいて刊行された刊行物、”Ｒａｄｅｒ Ｗａｖｅｆｏｒｍ ｆｏｒ Ｒａｄｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ”は、自動車レーダー装置を記述しており、当該自動車レーダー装置において、速度分解能（velocity-resolving )信号および距離分解能（distance-resolving )信号が調査される。この文脈において、リニア周波数変調された連続波形が使用されている。これらの信号は、少なくとも部分的にリニアである（直線性を持つ）。

測定信号のバンド幅（帯域幅、bandwidth)が大きいと、レーダー装置の深さ分解能（depth resolution) も大きくなる。７７ＧＨｚ〜８１ＧＨｚの周波数帯域で動作するレーダー装置に関して、そのような測定信号のバンド幅は、代表的には、２ＧＨｚである。

"ＲａｄｅｒＷａｖｅｆｏｒｍ ｆｏｒ Ｒａｄｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ"、著者、Ｒｏｌｉｎｇ ａｎｄ Ｍｏｌｌｅｒ、２００８年５月、ＩＥＥＥ Ｒａｄｅｒ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ

レーダー装置の精度を評価するためには、参照信号のリニアリティ（直線性）からの測定信号のリニアリティの差が決定される。それに代わる方法として、そのような信号に応答する位相が調査される。参照信号として下記に参照される、理想的な特性からの測定信号の差は、レーダー装置の精度に関して負の効果を持ち、その結果として、レーダー装置の性能を低下させる。リニアリティ・エラー（直線性エラー）によって引き起こされる参照信号からの測定信号の差は数ＧＨｚの範囲にある。そのようなブロードバンド測定信号は、現在使用可能な信号分析を用いるこの誤差の期待（error expectation )に関しては評価できない。

本発明の目的は、参照信号からのブロードバンド測定信号の差を決定する方法と装置を提供することにあり、ここで、測定装置の分析バンド（帯域）幅は、測定信号のバンド幅より、実質的に小さい。
当該目的は、共通に指向された、請求項１に記載の方法および請求項１２に記載の装置の特徴によって実現されている。
利益的な実施の態様が、従属請求項に記載されている。

当該目的は、特に、下記のステップ（段階）を有する方法によって実現され、当該方法は、ブロードバンド測定信号を少なくとも２つの測定信号の周波数帯域（frequency bands)に分割する（細分する、division)分割ステップ、少なくとも２つの測定信号の周波数帯域を測定周波数帯域に対応する参照信号の参照信号周波数帯域によって対応するように遷移させる（shift) 遷移ステップと、少なくとも２つの測定信号の帯域を結合して（merging) 再構成されたブロードバンド測定信号を生成する結合ステップを有する。

下記において、帯域幅（バンド幅）が、大きな振幅により測定信号の解析帯域より大きな信号が、ブロードバンド信号として、理解される。各周波数帯域のバンド幅は、好ましくは、測定装置の分析（解析）バンド幅より小さい。

本発明に基づく方法は、利益的には、ブロードバンド測定信号が少なくとも２つの周波数帯域に細分され（分割され）、個々の（individual) 周波数帯域に対応する測定信号の分析が実施されること意味している。適切な信号処理アルゴリズムに基づいて、各周波数帯域は参照信号に対応して遷移させられ、それにより、ブロードバンドの再構成された測定信号を得ることができる。この再構成された信号は、評価のために、表示機器に表示され得る。

好適な実施の形態において、ブロードバンド測定信号は、周波数変調された信号であり、ここで、その信号の周期は、少なくとも部分的に直線・周波数変調されている。周期性の結果として、測定信号は、たとえば、車両技術において、距離制御、距離警告または駐車補助を行うために、レーダー測定信号として、使用することが可能である。

測定信号の区分（segmentation）として指定もされている、部分的にリニアな測定信号としての実施の形態が、たとえば、第１の時間周期にわたる周波数の第１のリニア勾配（傾斜）を通して、および、第２の時間周期にわたる周波数の第の２リニア勾配を通して、実現されている。これらのリニア勾配は異なる符号（signs ）を提供することもできる。もし、第１の勾配からの第２の勾配の差が、測定信号の周期内に収容されている場合、レーダー装置の環境において検出された対象物に関する距離情報および速度情報は、参照信号に対する測定信号の時間遅延およびオフセットを通じて非常に正確に登録することができる。

好適な実施の形態において、結合ステップの処理の後、再構成されたブロードバンド測定信号から参照信号を減じることが実施される。参照信号からの測定信号の差は、その結果として、直接、得ることができる。代表的には、その差は、数ＫＨｚであり、信号分析器を用いて、十分高い分解能の測定信号を得るため、測定信号を２つ以上の測定信号周波数帯域に細分（分割）することを遂行させなければならない。

代替的には、結合ステップの処理の後、参照信号とともに再構成されたブロードバンド測定信号を表示するステップが遂行される。この方法により、差が視覚的に評価され得る。

特に、前記遷移ステップはまた、参照信号と測定・信号周波数帯域の各々を相関させるステップを具備する。このように、測定・信号の対応する周波数帯域は、それぞれの周波数帯域の時間遅延およびキャリア周波数に関連して結合されることができる。本発明に基づく相関の結果、個々の周波数帯域は、正しく結合される。したがって、遷移ステップは、時間領域（時間ドメイン）はもとより、周波数領域（周波数ドメイン）の両者において行われる。

好適には、遷移ステップは、外部のトリガー信号を用いて行われる。その結果、測定信号の登録（registration）のための（解析）の周期が実質的により短くなるように、選択することができ、その選択は、測定信号の周期が始まるとき、キャリア信号の情報に基づいて決定することができる。測定信号の再構成のための各々の周波数帯域の時間への遷移は、したがって、比較的簡単な方法で実現される。

好ましい実施の形態において、結合ステップは、遷移させた測定・信号周波数帯域の全てを加算する処理を含む。このようにして得られたブロードバンド測定信号は、参照信号と比較される。

好ましい実施の形態において、遷移ステップは、周波数変調領域（frequency-modulation-domain 、略称として、ＦＭドメイン、英文として、ＦＭ ｄｏｍａｉｎ）内において行われる。このことは、参照信号からの測定信号のオフセット、および、測定信号の再構成のための周波数遷移が簡単な加算により行われることを可能にする。

特に、変調ステップが、好ましくは、遷移ステップの処理の前に行われる。信号解析（信号分析）は、一般的に、同相ドメイン（Ｉ相、ｉｎ−ｐｈａｓｅ）および直交位相（Ｑ相、Ｑｕｄｒａｔｕｒｅ）ドメイン（略称として、Ｉ／Ｑドメイン、英文でＩ／Ｑ ｄｏｍａｉｎ）におけるベースバンドの周波数サブバンド（周波数副帯域、ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｕｂ−ｂａｎｄ）を提供するから、周波数サブバンドをＦＭドメインに変換することは、周波数変調を行うことにより実現でき、上述したように、測定信号の再構成が比較的簡単に行われるということを導く。

好適な実施の形態において、遷移ステップはまた、Ｉ／Ｑドメイン内において行われる。好適な実施の形態において、結合ステップは、参照信号に対応する時間オフセットにより測定信号周波数帯域の各々を時間遷移を行い、周波数帯域キャリア周波数による測定信号周波数帯域の各々を乗算し、再構成されたブロードバンドの測定信号を生成するため、乗算した測定信号周波数帯域の全てを加算し、再構成された測定信号を変調するとによって行われる。

特に、測定誤差の訂正ステップは、減算ステップの前に行われ、特に、ビデオのノイズの低減、および／または、再構成された測定信号の帯域制限により、減算ステップの前に行われる。このことは、実質的に固有のノイズを低減する。

本発明の技術思想はまた、ブロードバンド測定信号を解析するための測定装置を含む。当該測定装置は、ブロードバンド測定信号を、各測定信号がＩ／Ｑベースバンド信号である少なくとも２つの測定信号周波数帯域に分割（細分）するユニットを備えている。当該測定装置は、参照信号（ＲＦref ）の対応する参照信号周波数帯域に対して個々の（individual）測定・信号周波数帯域に遷移させる遷移ユニットを具備する。さらに、当該測定装置は、再構成されたブロードバンド測定信号を生成するため、整列された（aligned
）測定信号周波数帯域に再構成する結合ユニットを備えている。当該測定装置はまた、参照信号に対する再構成されたブロードバンド測定信号を分析する分析ユニットを備えており、参照信号に対する再構成されたブロードバンド測定信号の差が当該測定装置の開始値として提供される。

特に、当該測定装置には、固有のノイズを低減するユニットを備えている。このユニットは、ビデオフィルタ、および／または、再構成された測定信号の平均を演算するユニットのいずれかである。この平均値もまた、追跡平均（ｔｒａｃｅ ａｖｅｒａｇｉｎｇ）として指定されている（ｄｅｓｉｇｎａｔｅｄ）。

下記の記述において、本発明およびそれぞれの更なる実施の形態、および、本発明の利点が添付した図面に関連づけてより詳細に記述される。

本発明によれば、参照信号からのブロードバンド測定信号の差を決定する方法が提供される。

また本発明によれば、参照信号からのブロードバンド測定信号の差を決定する装置が提供される。

測定信号の差の平均化のための本発明に基づく方法の第１の例示的な実施の形態を示す図である。 図１に図示した本発明に基づく例示的な実施の形態のさらなる展開を示す図である。 図２に図示した本発明に基づく代替的な実施の形態を示す図である。 図４（ａ）は本発明に基づく分割（細分）ユニットのブロック回路図、および図４（ｂ）は図４（ａ）に図解した細分ユニットの伝送特性を示す図である。 本発明に基づく周波数変調器を示す図である。 本発明に基づくＩ／Ｑドメインにおける整列ユニットを示す図である。 本発明に基づくＦＭベースバンドにおける整列ユニットを示す図である。 本発明に基づくＩ／Ｑドメインにおける結合ユニットを示す図である。 本発明に基づくＦＭベースバンドにおける結合ユニットを示す図である。 参照信号を用いた本発明に基づくブロードバンド測定信号を示す図である。 図１１（ａ）は、変調の後の本発明に基づく周波数帯域、および、図１１（ｂ）は、フィルタ処理の後の本発明に基づく変調周波数帯域を示す図である。 図１２（ａ）は本発明に基づく外部トリガー信号、図１２（ｂ）はベースバンド測定信号を３つの周波数帯域にする本発明に基づく細分（分割）信号、図１２（ｃ）は本発明に基づく再構成されたブロードバンド測定信号を示す図である。

下記の記述において、本発明およびそれぞれの更なる実施の形態、および、本発明の利点が添付した図面に関連づけてより詳細に記述される。

添付した図面は、本発明の例示的な実施の形態のみを記述している。図面において、同じ構成要素は同じ符号（記号）が付されている。

図１は本発明の第１の例示的な実施の形態を示す。この文脈において、ブロードバンド測定信号ＲＦinが、分割（細分、division 、splliter）ユニット１の入力部に入力されている。ブロードバンド測定信号ＲＦinの種々の周波数帯域ＲＦsub が分割ユニット１の出力部から提供される。これらの測定信号周波数帯域ＲＦsub は、整列（alignment 、アライメント) ユニット２に提供される。これらの測定信号周波数帯域ＲＦsub,t は、結合（merging）ユニット３に提供される。ブロードバンド再構成測定信号ＲＦrecon が、結合ユニット３の出力部から提供される。ブロードバンド結合（組み合わせ) 測定信号ＲＦrecon が評価（evaluation ）ユニット４に提供される。ブロードバンド測定信号ＲＦinと参照信号ＲＦref との差（偏差）信号εが、評価ユニット４の出力部において提供される。この目的のために要求される参照信号ＲＦref は、評価ユニット４に利用可能に生成される、または、評価ユニット４で発生される。

図１に図解した本発明に基づく例示的な実施の形態により、ブロードバンド測定信号が複数の周波数サブバンド（sub-band、副帯域）信号ＲＦsub に分離される。分割により、測定装置、特に、信号分析装置は、ブロードバンド測定信号ＲＦinのバンド幅（帯域幅）より比較的小さな分解能（resolution）で、ブロードバンド測定信号ＲＦinと参照信号ＲＦref との間の差（偏差）εを決定するために使用することができる。レーダー測定信号に関して、偏差（誤差）εがＫＨｚの範囲で起こるが、ブロードバンド測定信号ＲＦinの帯域幅は数ＧＨｚになる。

図２は図１に図解した本発明の例示的な実施の形態のさらなる発展を示す。図２に基づく図解は、Ｉ／Ｑドメインにおいて動作する本発明に基づく方法またはその特定装置を示す。そのような同相（I-phase ）信号／直交相（Qudrature-phase ）信号が、測定装置において、標準的な方法で使用されている。Ｉ／Ｑドメインから周波数ドメインに変換するため、図５においてより詳細に述べる復調器５が、図２において、分割ユニット１と整列ユニット２との間に導入されている。以下、整列ユニット２および結合ユニット３は、簡単な数学的動作により、特に、加算により、ブロードバンド再構成測定信号ＲＦrecon を決定し、アライメント（整列）誤差εを提供する。

図２の代替として、図３は、図１に図解した本発明に基づく主題の更なる改善を記述している。図２からの差異により、復調器５は、結合ユニット３と評価ユニット４との間に導入されている。図３の例示的な実施の形態に図解のように、分割ユニット１は、Ｉ／Ｑドメインにおける測定信号周波数帯域ＲＦsub における測定信号ＲＦinを提供する。図３に基づけば、この方法によって提供されるＩ／Ｑデータは、整列ユニット２および結合ユニット３に直接利用可能である。

したがって、図１〜図３の図解は、ブロードバンド測定信号ＲＦinの分割のための例示的な実施の形態を示す。このため、参照信号ＲＦref と比較されるブロードバンド組み合わせ（結合）測定信号ＲＦrecon が、一方では、評価ユニット４に提供される。比較は、ブロードバンド組み合わせ測定信号ＲＦrecon から参照信号ＲＦref を減じることによって決定され、偏差εが直接、表示される。代替方法としては、評価ユニット４が、ブロードバンド再構成測定信号ＲＦrecon および参照信号ＲＦref を単に表示する測定装置の表示素子がある。そこで、偏差εは適切な評価アルゴリズムにより、推測することができる。

図４（ａ）は、図１〜図３における本発明に基づく分割ユニット１を示す。分割ユニット１の入力部に接続されたブロードバンド測定信号ＲＦinが、３つの周波数帯域Ｉ／Ｑ₁ 、Ｉ／Ｑ₂ 、Ｉ／Ｑ₃ に細分割（分割）される。この文脈において、各周波数副帯域（サブバンド）Ｉ／Ｑ₁ 、Ｉ／Ｑ₂ 、Ｉ／Ｑ₃ の帯域幅（バンド幅）は、測定装置の解析（分析）帯域より小さい。

図４（ａ）の図解によれば、ブロードバンド測定信号ＲＦinは、ミキシング（混合）ユニット６において、第１キャリア周波数ω₁ と混合される（ミキシングされる）。続けて、周波数サブバンド（周波数副帯域）Ｉ／Ｑ₁ の位置ではないブロードバンド測定信号ＲＦinのスペクトルのある部分が、フィルタ要素７、特に、バンド・パスフィルタを介して除去される。次いで、得られたベースバンド信号が、アナログ／ディジタル変換器８においてディジタル信号にされてＩ／Ｑ変調器９に印加される。Ｉ／Ｑ変調器９の出力部において、周波数サブバンドＩ／Ｑ₁ が得られる。それぞれの周波数サブバンドが、いわゆる、Ｉ／Ｑデータとして得られ、Ｉ／Ｑ₁ 信号として下記において指定される。

２つの他の周波数サブバンドＩ／Ｑ₂ 、Ｉ／Ｑ₃ は、ブロードバンド測定信号ＲＦinと、第２キャリア周波数ω₂ 、または、第３キャリア周波数ω₃ とともに混合される（ミキシングされる）。したがって、周波数サブバンドが、Ｉ／Ｑデータとして、Ｉ／Ｑ変調器９の出力部において得られる。

図解し易い方法で、図４（ｂ）は、図４（ａ）に図解した分割（分割の伝達形態を示す。この文脈において、ブロードバンド信号ＲＦinが連続的な線として描かれている。このブロードバンド信号ＲＦinは、それぞれがダッシュ線（破線）として図解されている、キャリア周波数ω₁ 、ω₂ 、ω₃ に対応する３つのサブバンドＲＦ_sub1〜ＲＦ_sub3に分割される。これらサブバンドＲＦ_sub1〜ＲＦ_sub3はさらに、ベースバンド信号としてミキシング（混合）ユニット６によりさらに処理される。このために必要なフィルタ処理がフィルタ要素７により遂行される。

周波数帯域の数の選択が、当該測定装置の内部で行われる。この文脈において、測定装置の帯域幅の分解能および測定信号の帯域幅Ｂは臨界的である。ブロードバンド測定信号ＲＦinの帯域幅が広いと、適切な分解能で、特に、ｋＨｚの範囲で、信号分析を行うためには、より多くの周波数帯域が必要である。

図５は本発明に基づく復調器５を示す。この復調器は、たとえば、図４（ａ）に示すように、Ｉ／Ｑ信号として示されている周波数帯域を、ＦＭドメインにおける周波数に変換するために、図２および図３の図解に基づいて必要である。一般的に、振幅Ａを持つ位相不変（phase-invariant 、フェーズ・インバリアント）信号ｘ（ｔ）は下記式で表される。

角周波数ωは位相φの時間微分である。

時間離散（time-discrete ）信号に関しては、下記が適用できる。

時間離散信号の場合、位相φに関して下記が適用できる。

ここで、ＩはＩ／Ｑ信号の同相（in-phase) 成分を表しており、ＱはＩ／Ｑ信号の直交位相（quadrature-phase) 成分を表している。

したがって、Ｉ／Ｑ₁ 〜Ｉ／Ｑ₃ 信号を適用した場合、位相の値φは、位相ユニット５１における２つの連続的にサンプルされたＩ／Ｑ信号の間の位相差Δφと逆正接（アーク・タンジェント）計算によって決定される。位相ユニット５１からの結果は、それから、上記関係に基づいて位相の差を決定する微分器（differentiator)５２に印加される。したがって、それぞれのＩ／Ｑ信号の位相情報の差を通じて、信号が周波数ドメインに転換される（transfer) 。微分器５２は、理想的なハイパスにより、または、サブバンドＲＦ_sub の周波数ドメインのために必要なサブレンジのために少なくともリニアであるハイパスにより、特別に、製造されている。

図６は本発明に基づく整列（アライメント）ユニット２を示す。図６の図解に基づけば、図３の図解からの例示的な実施の形態に基づくＩ／Ｑ信号が整列ユニット２の入力に接続されている。相関器（correlator) ２２により、それぞれの周波数帯域に対応している参照周波数帯域Ｉ／Ｑ_ref と相関がとられる。そのような参照周波数帯域Ｉ／Ｑ_ref を得るため、参照信号ＲＦ_ref が周波数変調器２１によって変調され、その帯域がフィルタ要素７によって制限される。

相関器２２において、対応する参照帯域Ｉ／Ｑ_ref がそれぞれのＩ／Ｑ信号と比較されて、対応する時間定数ｔおよび対応するキャリア周波数ｆを決定する。時間定数ｔおよびキャリア周波数ｆは、正しい順序におけるＩ／Ｑ信号（ベースバンド信号）を、結合ユニット３における正しい時間連続を用いて、結合し、再構成して再構成信号ＲＦ_recon を形成するために、必要である。

それぞれの時間置換ｔ₁ 〜ｔ₃ 、そしてまた、それぞれのキャリア周波数ｆ₁ 〜ｆ₃ は、整列（アライメント）ユニット２の出力においてピックアップされる。キャリア周波数ｆ₁ 〜ｆ₃ は、分割（細分）ユニット１のキャリア周波数ω₁ ，ω₂ 、ω₃ に対応している。

図７は図２に示した例示的な実施の形態のための整列（アライメント）ユニット２を示す。この文脈において、各周波数サブ帯域ＦＭ₁ 〜ＦＭ₃ は、周波数サブ帯域ＦＭ₁ 〜ＦＭ₃ に対応する参照信号サブ帯域ＦＭ_ref1〜ＦＭ_ref3と相関がとられる。図６に対応する、整列ユニット２の出力において、パラメータｔ₁ 〜ｔ₃ および周波数ｆ₁ 〜ｆ₃ がパラメータとして、整列ユニット２に提供される。キャリア周波数ｆ₁ 〜ｆ₃ は、分割（細分）ユニット１のキャリア角周波数ω₁ ，ω₂ ，ω₃ に対応している。

図７に基づく整列（アライメント）ユニット２は、図２に基づく整列２より簡単に実現できることは明白である、その理由は、参照信号ＲＦ_ref が周波数ドメインに存在する場合、参照信号ＲＦ_ref の変調は、簡潔化を導く、Ｉ／Ｑドメインにおいて実現する必要がないからである。

図８は本発明に基づく結合ユニット３を示す。この文脈において、図３に図解した例示的な実施の形態に基づくＩ／Ｑ信号は、結合ユニット３の入力に接続されている。付加的には、整列ユニット２に基づいて決定された、時間遅延ｔおよびキャリア周波数ｆが各Ｉ／Ｑ信号のため、結合ユニット３に提供される。

この文脈において、Ｉ／Ｑ信号Ｉ／Ｑ₁ 〜Ｉ／Ｑ₃ の各々が時間遅延ユニット３１に提供されて、時間相関方法で測定信号ＲＦ_inの時間遅延が再構成される。混合（ミキシング）ユニット６によるそれぞれのＩ／Ｑ信号Ｉ／Ｑ₁ 〜Ｉ／Ｑ₃ の時間遷移の後、Ｉ／Ｑ信号Ｉ／Ｑ₁ 〜Ｉ／Ｑ₃ の各々が測定信号ＲＦ_inの対応する周波数ドメインに遷移させられる。最終的に、遷移された信号の全てが加算ユニット３３によって結合される。結合ユニット３の出力において、ブロードバンド再構成Ｉ／Ｑ信号が生成される。

図８の代替として、図９は図２の図解に基づく例示的な結合ユニット３を示す。この文脈において、図２に図解の例示的な実施の形態に基づくＦＭ信号は、結合ユニット３の入力に接続される。付加的には、整列ユニット２に基づいて決定された時間遅延ｔおよびスプリッタユニット（分割ユニット）１１に基づいて使用されるキャリア周波数ｆが、各ＦＭ信号のため結合ユニット３に提供される。

結合ユニット３の入力に提供された周波数帯域ＦＭ₁ 〜ＦＭ₃ は、時間遅延ユニット３１および周波数加算ユニット３２を介して対応する測定信号ＲＦ_inの位置に遷移させられる。時間遷移および周波数遷移に続けて、全ての周波数帯域の加算が加算ユニット３３により実施される。ブロードバンド再構成測定信号ＲＦ_recon が結合ユニット３の出力において生成される。

図１０は、たとえば、レーダー装置において、実用されているものとして、本発明に基づいて使用されるブロードバンド測定信号ＲＦ_inの周期を示す。この文脈において、周波数ｆの変化が時間ｔに依存していることが示されている。そのような測定信号ＲＦ_inはまた、部分的にリニア・周波数・変調信号として指定されている。それらは、それらのパラメトリック統計（parametrisation ）によって特徴づけられている。この文脈において、測定信号ＲＦ_inの周波数が固定または直線不変（リニア・バリアント、linear-variant）である、セグメント（区分）の数が、第１のパラメータである。図１０によれば、４つのセグメント（区分）が提供されており、各々が特性セグメント期間(characteristic segment duration )Ｔ₁ 〜Ｔ₄ を有する。

第２のパラメータが測定信号ＲＦ_inが開始する周期における開始時間ｔ₀ である。周波数オフセットｆ₀ が第３のパラメータとして提供されている。同様に、最大周波数ｆ₂ 、または、図示の特性、また、周波数ｆ₃ が、第４のパラメータとして、そのような測定信号ＲＦ_inのための特性である。

図解した信号は、下記のごとく数学的に記述される。

ここで、上記式における記号は下記を示す。
ｆ_n ； セグメントｎの最後（ｅｎｄ）周波数
ｔ_N ； セグメントｎごとの時間オフセット
ｔ₀ ； セグメント１の前の時間オフセット
Ｔ_n ； ｎ番目のセグメントの時間間隔（time duration)
Ｎ ； セグメントの数
ｎ ； ｎ番目のセグメント
Ｇ（Ｔ；ＴN ) ; ウインドウ（窓）関数

今、参照信号ＲＦref が送信機から送信され、図１０にダッシュライン（破線）をつけて図解した、対応する測定信号ＲＦ_inが受信される。この文脈において、受信した測定信号ＲＦ_inは、時間遅延ｄおよび参照信号ＲＦref に関係している振幅のオフセットＶを提供している。この文脈における時間遅延ｄは、対象物および送信機の間の距離に対応している。この文脈における振幅オフセットは、送信機と対象物との相対速度に対応している。

測定信号ＲＦ_inおよび図１０に図示の参照信号ＲＦref は、セグメントＴ₂ とセグメントＴ₄ おける周波数の異なるリニア勾配（different linear gradient ）を提供する。この異なる勾配が、検出した対象物の距離および速度の評価を向上させることを可能としている。

レーダー装置の品質を決定するため、参照信号ＲＦref が測定装置における測定信号ＲＦ_inと比較される。図１０に図解した拡大領域は、受信した測定信号ＲＦ_inが、わずかに波のようであり、送信された参照信号ＲＦref との比較により偏差（差）εだけ異なることを示している。この差εがレーダー装置の誤差であり、決定されなければならない。この差εは一般的に数キロヘルツである。

測定信号の周波数変調は、測定信号の帯域幅Ｂに対応する周波数ｆ₁ とｆ₂ との間で変化する。そのような測定信号ＲＦ_inの帯域幅Ｂは、代表的には、２ＧＨz である。小さな偏差εを検出するため、それに対応して十分な分解能の測定装置および本発明に基づく方法の使用が要求される。

図１１（ａ）は、変調器５の処理の後、図２の図解に基づいて得られる周波数帯域を示す。この文脈において、分割に関するこの文脈において周波数帯域によって包含されない領域がノイズとしての信号に加算される。そのようなノイズは期待されないのであり、それ故、整列（アライメント）ユニット２における平衡化処理および結合ユニット３における再構成処理の前に濾波（フィルタリング）されて排除される。対応する濾波された信号が図１１（ｂ）に従って図示されている。

図１２（ａ）は、外部トリガー信号Ｔ_ext を示す。Ｄｉｒａｃ（ディラック）インパルスを具備するこの外部トリガー信号Ｔ_ext は、測定信号ＲＦ_inの各周期の開始を示している。特に、この外部トリガー信号Ｔ_ext は、結合ユニット３において整列した信号の再構成のための有益である。トリガー信号Ｔ_ext の各Ｄｉｒａｃインパルスは、結合ユニット３における測定信号ＲＦ_inの新しい周期の開始を示している。外部トリガー信号Ｔ_ext を通して、偏差εの決定のための測定時間間隔が著しく短縮される、その理由は、個々の周波数帯域が外部トリガー信号Ｔ_ext に基づいてより簡単に位置決めることができるからである。この場合、複雑な相関を省略することができる。

図１２（ｂ）は分離されるべき測定信号ＲＦ_inを示している。この文脈において、帯域幅Ｂは、測定装置により３つの周波数帯域Ｂ_sub1〜Ｂ_sub3に分割される。これらの周波数帯域は重複しており、全体として、測定信号ＲＦ_inの帯域幅Ｂよりかなり大きな帯域幅を提供する。このことは、一方では、参照信号ＲＦref と測定信号ＲＦ_inとの間の周波数オフセットの平衡化を図り、他方では、個々の周波数帯域の再構成のためのオフセットの平衡化のため、必要である。

この方法で得られた周波数帯域は、整列（アライメント）ユニット２により時間臨界および周波数臨界の整列処理後、結合されて、図１２（ｃ）に図解したような、再構成された測定信号ＲＦ_recon を生成する。

図１２（ｃ）は、ブロードバンド再構成測定信号ＲＦ_recon を示す。この文脈において、個々の周波数帯域間のオフセットが平衡でなければならないことは明瞭である。整列（アライメント）ユニット２の相関器２２により、測定信号ＲＦ_inに関連する、各対応する周波数帯域ＲＦ_sub の周波数が決定され、正しく位置決めされた。その結果としての結合測定信号ＲＦ_recon は、測定信号ＲＦ_inのノン・リニア（非線形）の形状において図解されている偏差εを提供する。このノン・リニア性が、レーダー装置の偏差εを示している。

図１２（ｃ）に図解したノン・リニア性は、強調して図解されている。結合した再構成測定信号ＲＦ_recon から参照信号ＲＦref の減算を通して偏差εが得られる。測定信号ＲＦ_inは周期的である。デジタル特性のため、測定信号ＲＦ_inの全て周期は、分割（細分）ユニット１に連続して提供される。ビデオフィルタが用いられて、再構成された測定信号ＲＦ_recon の付加的な歪みをもたらす可能性がある、測定装置の固有のノイズ（背景ノイズ）を低減させる。ビデオフィルタは、周波数変調器５の後に配設される。

代替として、測定信号ＲＦ_inの複数の周期にわたる測定の平均化が、また、追跡平均化処理（Ｔｒａｃｅ Ａｖｅｒａｇｉｎｇ）として指定された複数の周期にわたる測定の平均化が行われて、固有のノイズが低減される。測定信号ＲＦ_inのこれら複数の周期は平均された１つの周期を形成する。測定信号ＲＦ_inの周期の平均値が得られ、その結果、測定信号の主要な非線形性が低減される。平均化処理は、測定信号ＲＦ_inの結合測定信号ＲＦ_recon 構成の後、評価の前に行われる。

相関処理は利益的である、その理由は、周波数しいき値を見いだすために、信号のノイズが計算されなければならないからである。このことは、特に、参照信号との相関によって得られる。

図２に図解したようなＩ／Ｑ信号、または、図３に図解したようなＦＭ信号の分析（解析）の代替として、位相変調信号も分析することができる。位相変調信号としては、下記式が適用できる。

測定信号ＲＦ_inの一部（部分）線形領域から、直交（qudrature)領域を持つ部分が形成される。ＰＭ（位相変調）信号としての周波数帯域の整列は、相関により遂行される。オフセットおよび時間遅延もまた、最大尤度解析（英語で、ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）により決定できる。

周波数サブバンドに分割する範囲において、時間オフセットの平衡化および測定信号の全周期を表示するため、測定信号の少なくとも２つの周期が不可欠である。３つの周波数帯域および連続的な処理の場合、６つの周期の測定信号ＲＦ_inが、それゆえ、解析されなければならない。

本発明の範囲において、記述した全ての要素、及び／又は、図解した全ての要素、及び／又は、請求項に記載した全ての要素が、適宜、組み合わせることができる。特に、図２および図３の図解に基づく２つの例示的な実施の形態の組み合わせは、本願発明において、排除されない。

１…分割（細分）ユニット
２…整列（アライメント）ユニット
２１…周波数変調器
２２…相関器
３…結合ユニット
３１…時間遅延ユニット
３３…加算ユニット
４…評価ユニット
５…復調器
５１…位相ユニット
５２…微分器
６…混合（ミキシング）ユニット
７…フィルタ要素
８…アナログ／ディジタル変換器
９…Ｉ／Ｑ変調器

Claims (15)

1. 参照信号（ＲＦref ）からのブロードバンド測定信号（ＲＦin）の周波数の差（ε）を決定する方法であって、当該方法は下記のステップ、すなわち、
   前記ブロードバンド測定信号（ＲＦin）を少なくとも２つの測定信号周波数帯域（ＲＦsub ）に分割する、分割ステップ（１）と、
   前記測定信号周波数帯域（ＲＦsub ）に対応する前記参照信号（ＲＦref ）の参照信号周波数帯域（ＲＦref ，sub ）に対応させるため、少なくとも２つの測定信号周波数帯域（ＲＦsub ）を遷移させる、遷移ステップ（２）と、
   前記少なくとも２つの測定信号周波数帯域（ＲＦsub ）を結合して再構成されたブロードバンド測定信号（ＲＦrecon ）を生成する、結合ステップ（３）と
   を有する、
   参照信号からのブロードバンド測定信号の周波数の差を決定する方法。
2. 前記ブロードバンド測定信号（ＲＦin）は周期的に周波数変調された信号であり、当該周期的に周波数変調された信号の周期は、少なくとも部分的にリニア・周波数変調されている、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記結合ステップ（３）の後、前記再構成されたブロードバンド測定信号（ＲＦrecon ）から前記参照信号（ＲＦref ）を減じるステップ（４）が行われる、および／または、前記参照信号（ＲＦref ）と共に前記再構成されたブロードバンド測定信号（ＲＦrecon ）を表示するステップが行われる、
   請求項１または２に記載の方法。
4. 前記遷移ステップ（２）は、少なくとも、前記参照信号（ＲＦref ）と各測定信号周波数帯域（ＲＦsub ）を相関させるステップ（２２）を具備する、
   請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記遷移ステップ（２）は、トリガー信号（Ｔext ）を使用して実施される、
   請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 前記結合ステップ（３）は、全ての遷移させた測定信号周波数帯域（ＲＦsub,t ）を加算するステップ（３３）を具備する、
   請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 前記遷移ステップ（２）は、前記測定信号周波数帯域（ＲＦsub ）の範囲（ドメイン）内において行われる、
   請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 前記遷移ステップ（２）の処理の前に、復調処理ステップ（５）が実施される、
   請求項７に記載の方法。
9. 前記遷移ステップ（２）は、前記測定周波数帯域（ＲＦsub ）のＩ／Ｑ帯域において実施される、
   請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
10. 前記結合ステップ（３）は、下記の方法ステップ、すなわち、
    前記参照信号（ＲＦref ）に対応する時間オフセット（ｔ）により各測定信号周波数帯域（ＲＦsub ）を時間的に遷移させる時間遷移ステップ（３１）と、
    前記時間的に遷移させた測定信号帯域（ＲＦsub ，ｔ）の各々と、前記参照信号周波数帯域（ＲＦref ）に対応する周波数帯域キャリア（ｆ）とをミキシング（混合）するミキシングステップ（６）と、
    前記ミキシングした全ての測定信号周波数帯域を加算する加算ステップ（３３）と、
    前記ミキシングした測定信号周波数帯域を復調して、再構成されたブロードバンド測定信号（ＲＦrecon ）を生成する復調ステップと
    を具備する、
    請求項９に記載の方法。
11. 測定・エラー訂正ステップが前記結合ステップ（３）の後に実施される、
    請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
12. ブロードバンド測定信号（ＲＦin）を分析（解析）する測定装置であって、当該装置は、
    前記ブロードバンド測定信号（ＲＦin）を、各々がＩ／Ｑベースバンド信号である、少なくとも２つの測定信号周波数帯域（ＲＦsub ）に分割する分割ユニット（１）と、
    参照信号（ＲＦref ）の対応する参照信号周波数帯域（ＲＦref ，sub ）に対して個々の測定信号周波数帯域（ＲＦsub ）を遷移させる遷移ユニット（２）と、
    整列された測定信号周波数帯域（ＲＦrecon ）を結合して、再構成されたブロードバンド測定信号（ＲＦrecon ）を生成する結合ユニット（３）と、
    前記参照信号（ＲＦref ）に対する前記再構成されたブロードバンド測定信号（ＲＦrecon ）の周波数の差（ε）が当該測定装置の開始値として提供されるように、前記参照信号（ＲＦref ）に対して前記再構成されたブロードバンド測定信号（ＲＦrecon ）を分析する分析ユニット（４）と
    を具備する、
    測定装置。
13. 当該測定装置には、受信した前記測定信号（ＲＦin）の帯域幅（Ｂ）に依存する測定信号周波数帯域（ＲＦsub ）の数を決定するユニットが設けられ、当該ユニットは増加する帯域幅により前記測定信号周波数帯域（ＲＦsub ）の数を増加させる、
    請求項１２に記載の測定装置。
14. 当該測定装置には前記測定した周期の長さ（Ｔ）を選択するユニットが設けられている、
    請求項１２または１３に記載の測定装置。
15. 当該測定装置には、当該測定装置の固有のノイズを減少させるため、フィルタ要素（７）、および／または、前記再構成されたブロードバンド測定信号の平均を求めるユニットが設けられている、
    請求項１２〜１４のいずれかに記載の測定装置。

Images