JP6970308B2 - 自動車におけるレーダセンサシステムの作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車内で互いに独立して動作する複数のレーダセンサを有するレーダセンサシステムを作動する方法に関する。

自動車の運転者支援システムの機能範囲が広がり、完全自律走行の目標にますます近づくにつれて、自動車に設置されるレーダセンサの数が増加しており、これらのレーダセンサは、例えば前方の車両までの距離の測定、車道脇の歩行者の検出、死角監視、車両の後方領域の監視、駐車補助装置など、同じ車両内で互いに独立して多数の異なるタスクを実行する。レーダ信号源の数が増加するにつれて、異なるレーダセンサによって送信されるレーダ信号間における妨害となる干渉の可能性も増加する。

本発明の課題は、このような妨害となる干渉の可能性を低減することである。

この課題は、本発明によれば、周波数間隔が特定の最小周波数間隔未満である２つのレーダ信号がいずれの時点においても同時に送信されることがないように、レーダセンサを送信時間および送信周波数に関して互いに同期させることによって達成する。

最小周波数間隔は、少なくとも同じ車両の異なるレーダセンサが送信するレーダ信号が破壊的な干渉をもたらさないように、すなわち、そのような信号を重ね合わせることによって引き起こされるビートが、信号評価時に個々のレーダセンサで考慮する周波数範囲外の周波数を有するように選択する。レーダ信号の重畳は、車両の周辺の物体における反射および多重反射によって引き起こされることもあるので、送信領域および受信領域が実際に重ならないレーダセンサをこのように互いに同期させることが望ましい。

基本的には、車両内の複数のレーダセンサを互いに同期させることは既に知られている（例えば、ドイツ国特許出願公開第１０１２４９０９号明細書）。例えば、クロスエコー、すなわち、1つのセンサが送信し、別のセンサが受信するレーダ信号を評価することによってレーダセンサが互いに協働する場合には、このような同期は常に必要である。これに対して、本発明の特徴は、互いに完全に独立して動作するレーダセンサを互いに同期させることである。

本発明の有利な実施形態は従属請求項に明記する。

一般に、個々のレーダセンサそれぞれにおいて局部時間および周波数は、水晶発振器から得られる。しかしながら、コストの理由から、周波数精度が制限されている例えば数ＭＨｚのオーダーの水晶発振器が使用され、これでは信頼性のある干渉防止には十分ではない。したがって、有利な実施形態では、システムのレーダセンサには、全てのレーダセンサを同期させる共通のクロック信号を供給する。このようにして、高い周波数精度を有する高価な発振器を使用する必要なしに、長期間にわたる場合にも安定した正確な同期を達成することができる。

一般に、バスシステム、例えばＣＡＮ、フレックスレイまたはイーサネット（登録商標）が自動車内に提供されており、これらのバスシステムを介して、レーダセンサは、自動車内の他の電子部品、例えば運転者支援システムのコンピュータ、車輪速度センサ等と通信する。目的に応じた実施形態では、このバスシステムは、レーダセンサのための共通クロック信号を提供するために使用し、設置時に追加の線を敷設する必要がない。同期化に使用するクロック信号は、特別なクロック発生器を使用して、一種のタイムスタンプとしてバスに供給することができる。しかしながら、別の実施形態では、バス上で既に行われており、常に定められたデータレートで行われるデータトラフィックを、個々のレーダセンサにおける共通のクロック信号を再構成するためにも使用することができる。このようなクロック信号再構成（クロック回復）は例えば、イーサネット（登録商標）クライアントの場合には既に設けられており、したがって、例えば、マイクロコントローラ等の周波数カウンタを用いて、周波数同期のためにレーダセンサに使用することができる。レーダセンサの同期は、レーダセンサの局部発振器における経年変化や温度の影響によって同期が歪曲されないように、所定の時間間隔で繰り返すことができる。

例示的な実施形態を、図面を参照して以下により詳細に説明する。

自動車内の複数のレーダセンサを有するレーダシステムを示す概略図である。 バスを介して互いに同期させた２つのレーダセンサを簡略化して示す回路図である。 図３は、レーダセンサを同期させるためのクロック信号を示す時間線図である。 ２つのレーダセンサが送信するレーダ信号の異なる周波数変調パターンを示す図である。

図１は、自動車１０を平面図で概略的に示しており、互いに独立して作動する全部で５つのレーダセンサ１２、１４を設置している。レーダセンサ１２は、車両のフロントバンパの中央に配置しており、前方の車両の距離および相対速度を測定するために使用する。４つのレーダセンサ１４は車両の４つの角隅に配置し、例えば、自車線に隣接する歩行者を検出するため、または隣接車線における追越し車両を検出するためなどに用いる。これらレーダセンサは、他のいずれか１つのレーダセンサからの何らかの情報を必要とせずにレーダセンサが位置特定した物体に関する測定データを伝送するという意味で、それぞれのレーダセンサが互いに独立して動作する。

車両は、バスシステム１６、例えば、車両の様々なセンサおよびアクチュエータコンポーネントおよび電子制御エンティティが互いに通信するＣＡＮバスシステムを備える。レーダセンサ１２、１４もこのバスシステムに接続しており、このバスシステムを介して、とりわけ、位置データをさらに評価するドライバ支援システムと通信する。

ここに示す例では、バスシステム１６は、レーダセンサ１２、１４を互いに正確に同期させることを可能にする共通クロック信号をレーダセンサ１２、１４に供給する役割も果たす。

図２は、バスシステム１６を介して共通クロック信号Ｔを受信する２つのレーダセンサ１４を概略的に示している。クロック信号Ｔは、図３に示すように、固定したクロック周波数を有する方形波パルスの連続的または断続的なシーケンスから構成することができる。それぞれのレーダセンサは、局部クロック信号Ｌ１もしくはＬ２を生成する局部基準発振器１８を有する。局部クロック信号Ｌ１もしくはＬ２は、関連するレーダセンサ内の局部時間を決定し、また局部送信発振器２０が生成するレーダ信号の周波数の基準としての役割も果たす。図示の例では、それぞれのレーダセンサは単一の送信発振器２０のみを有するが、同じレーダセンサ内に複数の送信発振器をオプションとして設けてもよい。

共通クロック信号Ｔの周波数は、周波数比較器２２によって局部クロック信号Ｌ１もしくはＬ２と比較する。周波数に差がある場合、周波数比較器２２は差信号Ｄをコントローラ２４に報告し、コントローラは、送信発振器２０を制御し、レーダ信号の周波数変調を決定し、そしてこのレーダ信号はアンテナ２６を介して放射される。

図３に示すように、同期しようとするそれぞれのレーダセンサの周波数比較器２２によって、所定数のクロック信号Ｔのパルスをカウントする。このカウントは時間間隔２８にわたり、その持続時間は、カウントしたパルスの数およびクロック信号Ｔの周波数によって決まる。ここに示す簡略化した例では、クロック信号Ｔの１６個のパルスをカウントするだけである。しかしながら、実際には、カウントするパルスの数は、かなり多く、例えば、１００万のオーダーである。

同じ時間間隔２８内で、局部クロック信号Ｌ１もしくはＬ２のパルスをカウントする。図示の例では、局部クロック信号Ｌ１は共通クロック信号Ｔと同じ周波数を有し、すなわちクロック信号Ｌ１の１６個のパルスも時間間隔２８でカウントする。これに対して、クロック信号Ｌ２を発生する基準発振器は幾分低い周波数を有し、したがってこの場合には、１５個のパルスのみを時間間隔２８でカウントする。目標パルス数（この例では１６）と実際にカウントした数（この例では１５）との間の差に基づいて、関連する基準発振器の周波数差を決定することができ、この周波数差は差信号Ｄとしてコントローラ２４に報告する。

もちろん、基準発振器２２は、必ずしもクロック信号Ｔと同じ周波数である必要はなく、これらのクロック信号の間に特定の目標比率があればよい。

局部クロック信号Ｌ２の場合のように周波数差が判定された場合、コントローラ２４は、差信号Ｄに基づいて、関連するレーダセンサの局部時間を補正することができる。同様に、差信号Ｄに基づいて、送信発振器２０が生成する周波数を、クロック信号Ｔの周波数に較正することもできる。

このようにして、全てのレーダセンサにおける局部時間および送信周波数をクロック信号Ｔと同期させる場合、それらレーダセンサの局部時間および周波数の相互の同期も、このようにして、共通クロック信号Ｔの周波数の絶対値が正確に分かっている必要なしに行える。したがって、クロック信号Ｔは、バスシステム１６上で利用可能であって、十分に安定した周波数を有する任意の信号から得ることができる。

図４は、２つの異なる周波数変調パターンＭ１およびＭ２（時間ｔの関数としての周波数ｆ）を簡略化した例として示しており、これは、例えば、図２に示したレーダセンサの送信発振器２０の送信周波数としてもよい。一例として、この場合には、周波数変調パターンＭ１は、立ち上がり周波数ランプを断続的に送信するシーケンスからなり、周波数変調パターンＭ２は、立ち上がりランプと立ち下がりランプの交互のシーケンスからなるとみなせる。共通クロック信号Ｔを介した同期に基づいて２つの変調パターンの周波数を整合させることができ、これにより局部クロック信号Ｌ１とＬ２との間に生じることのある周波数差にかかわらず、送信周波数の比、ひいては送信周波数の周波数間隔がいずれの時点においても正確に分かる。レーダセンサ内の局部時間も互いに同期しているので、この例の変調パターンは、図４に示すように、Ｍ２の周波数最小値が変調パターンＭ１の個々のバースト間の休止中に位置するように、互いに同期させることもできる。これにより、２つのレーダセンサによって送信される信号間の周波数間隔が、いずれの時点においても所定の最小周波数間隔ｆ＿ｍｉｎ以上であることを、高い精度で保証することができる。センサの受信帯域幅を考慮して、この最小周波数間隔ｆ＿ｍｉｎを適切に選択することにより、図１に示すシステムのレーダセンサ１２、１４で得られる測定データが、これらのレーダセンサのいずれかが、レーダセンサ１２、１４によって送信された２つ以上の信号の重ね合わせからなる信号を何らかの理由で受信した場合に、破壊的な干渉によって歪曲されないことを保証することができる。

Claims (3)

1. 周波数間隔が特定の最小周波数間隔（ｆ＿ｍｉｎ）未満である２つのレーダ信号がいずれの時点においても同時に送信されることがないように、レーダセンサ（１２，１４）を送信時間および送信周波数（ｆ）に関して互いに同期させた、互いに独立して動作する複数のレーダセンサ（１２，１４）を有するレーダセンサシステムにおいて、
   それぞれの前記レーダセンサ（１２，１４）が、
   送信すべきレーダ信号を生成するための少なくとも１つの送信発振器（２０）と、
   送信発振器（２０）を制御するコントローラ（２４）と、
   レーダセンサ内の局部時間を決定し、送信発振器（２０）が生成するレーダ信号の周波数の基準となる、局部クロック信号（Ｌ１，Ｌ２）を提供するための局部基準発振器（１８）と、
   周波数比較器（２２）とを備え、
   前記レーダセンサ（１２，１４）に共通クロック信号（Ｔ）が供給され、
   前記周波数比較器（２２）が、前記局部基準発振器（１８）によって生成される局部クロック信号（Ｌ１，Ｌ２）を共通クロック信号（Ｔ）と比較し、周波数差があるときには、差信号（Ｄ）を前記コントローラ（２４）に報告する、
   ことを特徴とするレーダセンサシステム。
2. 請求項１に記載のレーダセンサシステムにおいて、
   前記共通クロック信号（Ｔ）を前記レーダセンサ（１２、１４）に供給するために設けたバスシステム（１６）を備える、レーダセンサシステム。
3. 請求項２に記載のレーダセンサシステムにおいて、
   前記バスシステム（１６）で行われるデータトラフィックに基づいて、それぞれのレーダセンサ（１２、１４）における共通クロック信号（Ｔ）を構成する、レーダセンサシステム。

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