JPH10510055A - 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

Abstract

(57)【要約】 レーダー機器が組み込まれた車両の速度に依存して、レーダー機器は、異なる大きさの変調率により連続的に周波数変調されたレーダー信号を送信する。比較的に大きな変調率により、最大アナログ周波数が一定の場合は距離分解能が改善される。このことはとくに速度領域が低い場合に有利である。

Description

【発明の詳細な説明】 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 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率が使用される。０から４０ｍの接近領域では大きな変 調率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 率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率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、大きな変調率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率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、小さな変調率を使用 する。 正確な距離測定を可能にする大きな変調率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、小さな変調率による 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、大きな変調率に よる変調サイクルと、小さな変調率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、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１ ０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は小さな変調率による第１の変調サイクルａと大きな変調率による第２の 変調サイクルｂを示す。変調率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 調率で最小周波数（ｆｐ−Δｆ/２）まで低下し、引き続き第１の変調率で最大 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の変調率で最小周波数（ｆｏ−Δｆ/２）まで低下され る。この第２の変調率は第１の変調率よりも大きい 。引き続き第２の変調率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の変調率で第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の変調率で実行される。 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／ＤＥ９４/０ １３８２）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＝１５ ｍｓ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、変調率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。変調率 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 して変調率を高めると、距離の検出可能な領域が減少する。変調率を係数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以上の大きな変調率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の小さな変調率は例えは７５ＭＨｚ/ｍｓであり、第２の大きな変調率は 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 率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 的に小さな変調率による第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率による第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の小さな変調率による第１ の変調サイクルａの形態と、第２の大きな変調率による第２の変調サイクルｂの 形態とで交互に送信する。 小さな変調率と大きな変調率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率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率を増大するのである。ここで変調率は、 所定の速度２０ｋｍ/ｈと６０ｋｍ/ｈが７５ＭＨｚ/ｍｓと３００ＭＨｚ/ｍｓの 変調率に相応するよう、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、 計算ユニットが警報信号を表示器５を介して運転者に出力し、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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 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 調率で変化され、 当該変調率を車両速度が減少すると増大させるようにする、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の大きな変調率で変化させる、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の変調率で変化させ、 該第２の変調率は第１の変調率よりも小さい、請求項２記載の回路装置。 ４．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２の変調率による第２の変調 サイクル（ｂ）と、第１の変調率による第１の変調サイクル（ａ）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、請求項３ 記載の回路装置。 ５．レーダー機器（１）から、第１の変調サイクルと第２の変調サイクルを交 互に送信する、請求項４記載の回路装置。 ６．レーダー機器（１）から第１と第３の変調サイクルを送信する、請求項２ 記載の回路装置。