KR20140103983A - 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법 및 디바이스, 그리고 그 디바이스의 용도 - Google Patents

통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법 및 디바이스, 그리고 그 디바이스의 용도 Download PDF

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KR1020147017120A
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지그하르트 슈레블러
울리히 슈텔린
마르크 멘첼
Original Assignee
콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
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Abstract

본 발명은, 무선 통신을 할 수 있는 트랜시버가 통신 신호들을 송신하며, 상기 트랜시버 (51) 는 동시 송신 및 수신을 할 수 있고, 통신 신호들은 신호 전파 영역의 적어도 하나의 오브젝트 (62, 707, 84, 96) 상에서 반사 신호들로서 적어도 부분적으로 반사되고 트랜시버 (51) 는 반사 신호들을 수신하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들 (62, 707, 84, 96) 의 포지션 결정을 위한 방법에 관련된다. 그 방법은 반사 신호들 및 통신 신호들의 위상 정보가 결정되는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 대응하는 디바이스에 및 상기 디바이스의 용도에 추가로 관련된다.

Description

통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법 및 디바이스, 그리고 그 디바이스의 용도{METHOD AND DEVICE FOR THE POSITION DETERMINATION OF OBJECTS BY MEANS OF COMMUNICATION SIGNALS, AND USE OF THE DEVICE}
본 발명은, 청구항 1의 전제부에 따른 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법, 청구항 27의 전제부에 따른 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 디바이스, 및 그것들의 용도에 관한 것이다.
종래 기술에서, 모터 차량들에 주변을 감지하기에 적합한 센서 디바이스들이 장비되는 것은 이미 알려져 있다. 특히, 모노 또는 스테레오 카메라 디바이스들, 레이더 디바이스들 및 초음파 디바이스들이 다양한 새로운 차량들에 표준 기본 장비로서 이미 존재하거나 또는 적어도 특수 장비로서 이용가능하다. 더욱이, 주변 차량들 및 주변 인프라와 정보 교환을 가능하게 하는 무선 송신 차량 대 X 통신 디바이스들이 종래 기술에서 알려져 있다. 이 유형의 차량 대 X 통신 디바이스들이 모터 차량들에서 현재 아직도 광범위하게 사용되지 않지만, 급속한 시장 침투가 향후 몇 년 동안 예상되며, 이는 특히 법률적 조항들 및 규정들에 의해 또한 촉진될 것이다.
이에 관련하여, 모터 차량에 제공된 복수의 지원 시스템들에 대한 중앙 제어 디바이스는, DE 10 2007 058 192 A1에서 환경 센서들이 적어도 부분적으로 장비되는 것으로 알려져 있으며, DE 10 2007 058 192 A1에 따르면, 텔레매틱스 시스템이 또한 환경 센서인 것으로 이해된다. 중앙 제어 디바이스는 데이터 레벨에서 개개의 지원 시스템들에 접속되고, 상이한 환경 센서들의 정보에 의해 개개의 환경 센서들의 정보의 타당성을 검증 (verification) 한다. 예를 들어, 카메라의 이미지 정보는 레이더 센서의 거리 측정을 확인할 수도 있다. 따라서 개개의 센서 정보는 확인될 수 있고 중복 형태로 존재한다. 상이한 센서들의 개개의 신호들의 이러한 커플링은 또한 센서 융합으로서 알려져 있다.
DE 10 2011 077 998 A1은 환경 센서들에 의한 차량 대 X 메시지의 정보 확증 (validation) 을 위한 방법을 개시한다. 차량 대 X 통신 디바이스 및 모터 차량의 환경 센서들은, 심지어 이용가능한 환경 센서들이 차량 대 X 정보에 의해 설명된 정보 콘텐츠를 간략하게만 또는 일정한 인터럽션들을 가지고서 캡처하더라도, 차량 대 X 정보의 정보 콘텐츠가 환경 센서들에 의해 신뢰성 있게 확증되는 방식으로 여기서 상호 작동한다. 차량 대 X 정보는 따라서 제약된 환경 감지 가능성들만을 갖는 상황들에서도 확증되거나 또는 신뢰하기에 불충분한 것으로서 거부될 수 있다.
차량 대 X 메시지를 확증하는 방법 및 시스템이 DE 10 2011 079 052 A1에서 알려져 있다. 여기서, 무선 송신된 차량 대 X 메시지는 적어도 2 개의 안테나 엘리먼트들을 갖는 안테나 배열체 (antenna arrangement) 에 의해 수신되며, 차량 대 X 메시지의 전자기장 세기는 안테나 엘리먼트들의 상이한 방향 의존적 수신 특성들로 인해 상이한 전력 밀도들을 갖는 안테나 엘리먼트들에 의해 감지된다. 안테나 엘리먼트들에서의 상이한 전력 밀도들의 비로부터, 수신기는 수신기를 기준으로 송신기의 포지션을 결정한다. 더욱이 차량 대 X 메시지는 GPS 데이터에 기초한 송신기의 절대 포지션을 포함하며, 그 절대 포지션으로부터 차량 대 X 메시지의 수신기는 자기 자신의 절대 포지션을 통해 수신기에 대한 송신기의 추가의 포지션을 계산한다. 2 개의 상대 포지션들의 비교에 의해, 수신된 차량 대 X 메시지는 그 다음에 2 개의 포지션들이 서로 매치하면 확증될 수 있거나, 또는 그 포지션들이 서로 상이하면 거부될 수 있다.
그러나, 종래 기술에서 알려진 방법들 및 디바이스들은, 상이한 센서 유형들의 최대로 가능한 수의 상이한 센서들이 오브젝트들의 신뢰성 있는 감지를 위해 그리고, 특히, 검출된 오브젝트를 확증하기 위해 요구된다는 단점을 가지며, 이는 결국 이 유형의 모터 차량들에 대한 높은 장비 비용을 유발한다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술에 따라 초래되는 환경 센서 장비 비용이 정보 손실들을 수반하는 일 없이 감소되는 것을 허용하는 방법을 제안하는 것이다.
이 목적은 본 발명에 따라 청구항 1에 기재된 바와 같은 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법에 의해 달성된다.
통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 본 발명에 따른 방법으로, 무선 통신할 수 있는 트랜시버가 통신 신호들을 송신하며, 그 트랜시버가 동시 송신 및 수신을 할 수 있고 통신 신호들은 신호 전파 영역 (propagation zone) 의 적어도 하나의 오브젝트 상에서 반사 신호들로서 적어도 부분적으로 반사되며, 트랜시버는 반사 신호들을 수신한다. 그 방법은 반사 신호들 및 통신 신호들의 위상 정보가 결정되는 것을 특징으로 한다.
세기 정보 대신 위상 정보의 사용을 통해, 본 발명에 따른 방법은 간섭들에 대해 더 강건하고 덜 민감한데, 세기 정보와는 대조적으로, 위상 정보는 간섭에 의해 덜 쉽사리 영향을 받아서이다. 예를 들어, 섀도잉 (shadowing) 뒤로부터 나오는 통신 신호들이 상당히 약화된 형태로만 캡처되는 경우라면 트랜시버의 단지 약간의 섀도잉이면 충분하다. 그러나, 위상 정보는 이 유형의 섀도잉에 의해 영향을 받지 않은 채로 남아 있다.
그 방법은 차량 대 X 통신 디바이스에서 유익하게 수행된다.
더욱 바람직하게는 트랜시버가 수신된 통신 신호들 및 수신된 반사 신호들을 시간적으로 병렬로 평가하는 것이 제공된다. 그 결과, 통신 신호들의 위상 정보 및 반사 신호들의 위상 정보는 또한 서로 비교될 수 있다. 더구나, 시간적으로 즉각적인 평가가 그에 따라 보장되는데, 이것은 모터 차량에서, 특히 예컨대 특정 운전자 지원 시스템들과 같은 안전 관련 애플리케이션들에 대해 중요하다.
더욱이, 통신 신호들은 연관된 반사 신호들이 이미 수신되고 있는 동안 한번 더 여전히 송신되는 것이 바람직하다. 이 유형의 방법은 또한 펄스화된 지속파 방법 (pulsed continuous wave method) 이라고 지칭된다. 통신 목적들을 위해 송신된 통신 신호들이 기존의 레이더 신호들에 비해 일반적으로 매우 길기 때문에, 트랜시버가 통신 신호를 여전히 송신하고 있는 동안 반사 신호가 그 트랜시버에 벌써 되돌아와 도착하는 경우가 전자기 파들의 높은 전파 속력으로 인해 종종 발생할 것이다. 예컨대 서큘레이터, 루프 컨덕터, 방향성 커플러에 의한 또는 송신 및 수신을 위한 전기적으로 독립적인 안테나들에 의한 하드웨어의 대응하는 설계를 통해, 반사 신호는 프로세싱될 수 있고 통신 신호는 이 경우에도 또한 계속 송신될 수 있다.
바람직하게는 적어도 하나의 오브젝트에 대한 거리 및/또는 방향이 위상 정보로부터 결정되는 것이 제공된다.
따라서, 본 발명은 비교적 간단한 수단으로 트랜시버 주위 360°각도에서 오브젝트들의 포지션 결정을 가능하게 하는 방법을 설명한다. 이 포지션 결정 각도 또는 포지션 결정 영역은, 보통 360°인 통신 신호들의 방사의 각도에 의해 생성된다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은, 예를 들어, 유사한 목적들을 위해 사용되는 레이더 센서들보다 상당히 큰 포지션 결정 각도 또는 포지션 결정 영역을 제공한다.
추가의 장점은, 차량의 환경에서 오브젝트들의 포지션 결정을 위해 이미 존재하는 통신 디바이스가 부가적으로 사용될 수 있으므로, 본 발명에 따른 방법을 수행하는 차량에서는 종래 기술에 따라 요구된 환경 센서들의 수가 감소될 수 있다는 것이다. 따라서, 이 유형의 차량의 센서 측 장비 비용은 정보 손실을 수반하는 일 없이 감소될 수 있다.
엄격하게는 차량들로의 차량 대 X 통신 디바이스들의 초기 도입 시, 즉, 차량 대 X 통신을 할 수 있는 차량들에 대해 매우 적은 수의 통신 참가자들만이 있는 경우, 그럼에도 불구하고 유형의 가산된 값이 차량 고객에 대해 생성될 수 있다는 추가의 장점이 생기는데, 차량 고객이, 그의 환경에서 차량 대 X 통신을 할 수 있는 차량들의 수에 상관없이, 본 발명에 따른 방법을 통해 그의 환경에서 오브젝트들의 포지션 결정을 착수할 수 있어서이다. 그러므로, 본 발명에 따른 방법은, 특히, 차량들로의 차량 대 X 통신 디바이스들의 초기 도입에 뒤따르는 초기 기간에, 시장의 침투에 속도를 내는데 적합하다.
본 발명에 따른 방법을 사용하여 결정된 포지션을 확증하기 위하여, 상기 포지션은 바람직하게는 다음의 단계에서 디지털 로드맵에 중첩될 수 있으며, 디지털 로드맵 상에 마킹된 도로에 할당될 수 있는 결정된 포지션만이 확증된다. 도로 상에 위치되고 그러므로 도로 사용자, 예컨대 모터 차량에 관련될 경향이 있는 결정된 포지션들은, 모든 경우에서 확증된다. 반대로, 도로에 할당될 수 없는 결정된 포지션들은 거절된다. 본 발명에 따른 방법을 사용하여 올바르게 결정된 포지션을 거절할 위험은 비교적 낮다. 그리고 심지어 올바르게 결정된 포지션이 이와 관련하여 거절되더라도, 이는 일반적으로 중요하지 않을 것인데, 도로 상에 유사하게 위치되는 그들 오브젝트들만이 도로 사용자에게 일반적으로 중요해서이다.
트랜시버는 다음의 통신 유형들 중 적어도 하나에 의해 적절히 통신한다:
- WLAN 통신, 특히 IEEE 802.11p에 따른 것,
- WiFi 직접 통신,
- ISM 통신 (Industrial, Scientific, Medical Band), 특히 라디오 링크 가능 로킹 디바이스를 통한 것,
- 블루투스 통신,
- 지그비 (ZigBee) 통신,
- UWB 통신 (Ultra Wide Band),
- 와이맥스 통신 (WiMax: Worldwide Interoperability for Microwave Access),
- 원격 키리스 엔트리 통신,
- 모바일 라디오 통신, 특히 GSM, GPRS, EDGE,
- UMTS 통신,
- LTE 통신, 및
- 적외선 통신.
모바일 라디오 기반 통신 수단들은 자동 긴급 통화 모듈에 특히 적절히 할당된다. 나열된 통신 유형들은, 사용되는 유형, 파장 및 데이터 프로토콜에 의존하여, 그것들의 통신 특성들의 측면에서 상이한 장점들 및 단점들을 제공한다. WLAN 접속들은 예컨대 높은 데이터 송신 레이트 및 빠른 접속 셋업을 가능하게 한다. 한편, ISM 접속들은 낮은 데이터 송신 레이트만을 제공하지만, 장애물들 주위의 데이터 송신에 두드러지게 적합하다. 적외선 접속들도 또한 낮은 데이터 송신 레이트를 유사하게 제공한다. 마지막으로, 모바일 라디오 접속들은 장애물들에 의해 영향을 받지 않고 양호한 데이터 송신 레이트를 제공한다. 그러나, 모바일 라디오 접속들의 접속 셋업은 비교적 느리다.
바람직하게는 위상 정보는 반사 신호들의 차동 위상들을 포함하는 것이 제공된다. 모든 경우에서, 차이 형성은, 그 차이 형성을 위해 사용되는 양쪽 모두의 신호들의 위상 정보에서 동등하게 (in equal measure) 로 존재하는 정보가 제거된다는 장점을 제공한다. 이는 후속 평가를 실질적으로 단순화시키는데, 다른 무관한 정보의 큰 부분이 더 이상 차동 위상에 포함되지 않아서이다. 이의 일 예는, 예컨대, 차동 위상의 형성에 의해 제거되는, 그 방법을 수행하는 차량의 본질적 속력이다. 차량의 본질적 속력이 제거되지 않았으면, 그 방법은 차량의 전체 환경을 차량에 관하여 움직이고 있는 것으로서 검출할 것이며, 그 결과로서 대응하는 속력 평가가 그 환경에서의 각각의 포인트 또는 각각의 오브젝트에 대해 계산되어야 할 것이다.
더욱이 수신된 반사 신호 및/또는 송신된 통신 신호가 선행 (leading) 성분 및 후행 (trailing) 성분으로 분리되며, 선행 성분의 위상은 영향을 받지 않은 채 남아 있고 후행 성분의 위상은 90°만큼 지연되는 것이 바람직하다. 따라서 위상 정보의 가능한 모호성은 해소될 수 있는데, 위상 정보가 이제 1차원 숫자열 (number string) 의 실수로서 보다는 복소 평면의 복소수로서 취급될 수 있고 이에 따라 부가적인 차원을 가지고 있어서이다. 마찬가지로, 송신된 통신 신호는 반사 신호와의 차이 형성을 위해 선행 성분 및 후행 성분으로 분리될 수 있다. 신호를 분리하는 마찬가지로 간단하고 효과적인 방법은, 하나의 전선이 다른 전선보다 신호 파장의 1/4이 더 긴 상이한 길이들의 2 개의 전선들을 통해 신호를 안내하는 것이다. 이는 설명된 분리를 유발한다. 특히 반사 신호에서 또는 통신 신호에서 도플러 주파수들의 발생으로, 오브젝트에 대한 방향의 부가적인 결정은 따라서 수행될 수 있다.
차동 위상들이 통신 신호와 연관된 반사 신호의 혼합에 의해 또는 2 개의 상이한 반사 신호들의 혼합에 의해, 특히 복소 켤레 곱셈 (complex conjugate multiplication) 에 의해 및/또는 크로스오버 곱셈에 의해 결정되는 것이 적절히 제공된다. 2 개의 신호들의 혼합은, 2 개의 혼합된 신호들과 함께, 즉, 통신 신호 및 반사 신호와 함께 또는 2 개의 반사 신호들과 함께 차동 주파수의 간격을 갖는 측대역들을 생성한다. 복소 켤레 곱셈 또는 크로스오버 곱셈으로 인해, 이 단계는 또한 복소 평면에서 산술적으로 수행될 수도 있다. 모든 경우들에서, 차동 위상들의 신뢰성있는 결정이 가능하게 된다.
본 발명의 더 바람직한 실시형태에 따르면, 트랜시버가 통신 신호들을 적어도 2 개의 상이한 주파수들 상에서 송신하는 것이 제공된다. 이는, 트랜시버가, 대응하는 반사 신호들의 상이한 주파수들 및 그러므로 상이한 특성들로 인해, 그것들을 반사하는 오브젝트에 대해 상이한 정보를 포함하는 또는 그것들을 반사하는 오브젝트에 대해 동일한 정보를 다르게 서술하는 상기 대응하는 반사 신호들을 수신할 가능성을 만든다. 그러므로 오브젝트에 대한 부가적인 정보가 이용가능하다.
특히, 오브젝트에 대한 거리가 적어도 2 개의 상이한 주파수들에 의해 생성된 위상 정보로부터 결정되는 것이 바람직하다. 2 개의 상이한 주파수들의 사용, 특히 2 개의 상이한 주파수들로 송신된 통신 신호들의 반사 신호들의 사용은, 버니어 (Vernier) 방법을 사용한 오브젝트에 대한 거리의 결정을 가능하게 한다. 거리는 경로가 이동되는 송신되는 통신 신호들의 상이한 파장 또는 주파수로 인해 다르게 변하는 위상들의 비로부터 유추된다. 위상들의 비 (ratio) 들이 트랜시버로부터의 특정 거리로부터 자신들을 반복하기 시작하므로, 거리의 결정은 결정된 거리 제한 값부터는 더 이상 모호하지 않은데, 결정된 위상 비가 결정된 거리 및 이 거리의 임의의 주어진 배수 양쪽 모두에 대응할 수도 있기 때문이다. 이러한 모호성들을 피하기 위하여, 통신 신호들의 송신 전력은 바람직하게는 트랜시버로부터 비모호성 거리보다 더 멀리 있는 오브젝트로부터의 반사 신호가 더 이상 감지될 수 없는 방식으로 선택된다.
더욱이, 특히 적어도 2 개의 주파수들이 공통 통신 수단의 2 개의 상이한 통신 채널들인 것이 제공된다. 일반적으로 이에 의해 2 개의 주파수들의 주파수 간격이 너무 크지 않은 것이 보장되고 더구나 하나의 그리고 동일한 통신 수단에 의한 균일한 평가 및 프로세싱이 보장된다.
10 MHz 대역폭을 각각 갖는 2 개의 채널들을 통해 통신이 발생하며 상기 채널들은 마찬가지로 10 MHz 대역폭을 갖는 제 3 의 미사용 채널에 의해 분리되어 있는 IEEE 802.11p에 따른 WLAN은, 이것에 관하여 적합한 통신 수단으로서 꽤 특히 바람직하다. 5.9 GHz의 채용된 파장 및 채용된 송신 전력으로 인해, 약 15 m의 주파수 관련된 최대 비모호성 거리가 전력을 이유로 초과될 수 없다는 것이 IEEE 802.11p에 따른 WLAN으로 보장된다.
더욱이, 통신 신호들 및 반사 신호들이 트랜시버의 적어도 2 개의 전기적으로 독립적인 안테나 엘리먼트들에 의해 수신되는 것이 바람직한데, 위상 정보는 특히 적어도 2 개의 안테나 엘리먼트들에 의해 결정된다. 이는 오브젝트에 대한 방향의 결정을 가능하게 하는 간섭계 방법이 사용될 수 있다는 장점을 제공한다. 이 경우, 하나의 그리고 동일한 반사 신호는 2 개의 안테나 엘리먼트들 상에서의 그것의 위상 정보의 측면에서 평가되는 것이 바람직하다. 여기서는, 안테나 엘리먼트들 사이의 공간적 거리는 송신된 통신 신호들 또는 수신된 반사 신호들의 반파장보다 크지 않아야만 한다는 것을 주의해야만 하는데, 그렇지 않으면 방향 정보에서의 모호성들이 발생할 것이기 때문이다. 반사 신호가 오브젝트로부터 트랜시버로 되돌아가며 그 트랜시버는 2 개의 공간적으로 분리된 안테나 엘리먼트들로 반사 신호를 수신하므로, 오브젝트는 약간 상이한 각도에서 2 개의 안테나 엘리먼트들에 의해 일반적으로 검출된다. 이 상이한 각도는 또한 반사 신호에 의해 오브젝트로부터 2 개의 안테나 엘리먼트들까지 이동된 거리가 정확히 동일하지 않다는 사실에 원인이 있다. 이는 결국 2 개의 안테나 엘리먼트들의 각각 상에서의 반사 신호의 위상 정보가 각각 상이해지게 한다. 더구나, 안테나 엘리먼트들 사이의 공간적 거리가 알려져 있으므로, 반사 신호를 수신기로 반사하는 오브젝트의 방향을 나타내는 위상 정보로부터 각도가 결정될 수 있다. 2 개의 전기적으로 독립적인 안테나 엘리먼트들이 사용되면, 오브젝트에 대한 방향은 180°로 모호하지 않게 결정될 수 있다. 이 경우, 동일한 주파수의 반사 신호들 및 통신 신호들이 바람직하게 사용되며, 그래서 상이한 위상들은 상이한 주파수들에 의해 생성되지 않는다.
통신 신호들 및 반사 신호들이 트랜시버의 4 개의 전기적으로 독립적인 안테나 엘리먼트들에 의해 수신되는 것이 특히 바람직한데, 특히, 위상 정보는 4 개의 안테나 엘리먼트들에 의해 결정된다. 이는 트랜시버에 대한 오브젝트의 방향이 360°로 모호하지 않게 결정되는 것을 허용한다. 예를 들어, 안테나 엘리먼트들의 제 1 쌍 상의 위상 정보는 사인 성분으로서 그리고 안테나 엘리먼트들의 제 2 쌍 상의 위상 정보는 전체 신호의 코사인 성분으로서 간주될 수 있다. 사인 성분 및 코사인 성분에 대한 arctan2 함수의 적용을 통해, 오브젝트에 대한 방향을 모호하지 않게 360°로 서술하는 각도가 획득된다.
더욱이, 오브젝트에 대한 방향은 적어도 2 개의 안테나 엘리먼트들에 의해 생성된 위상 정보로부터 결정되는 것이 특히 바람직하다. 따라서 오브젝트에 대한 방향은 이미 설명된 간섭계 방법에 의해 결정된다.
더욱이, 오브젝트에 대한 방향 및 거리는 2 개의 주파수들의 차동 위상들 및 2 개의 안테나 엘리먼트들에 대한 차동 위상들의 시간적으로 교번하는 평가에 의해 결정되는 것이 유익하다. 이는, 거리뿐만 아니라, 오브젝트에 대한 방향이 또한, 본 발명에 따른 방법에 의한 단지 2 개의 안테나 엘리먼트들을 갖는 비교적 간단한 셋업을 통해 360°로 모호하지 않게 결정될 수 있다는 장점을 제공한다.
더욱이 트랜시버가 통신 참가자들과, 특히 도로 사용자들과, 및 인프라 (infrastructure) 디바이스들과 통신하는 것이 바람직하다. 이는 트랜시버가 또한 그것의 환경과 통신 신호들의 형태로 정보를 교환한다는 장점을 제공한다. 이는 트랜시버에 의한 통신 신호들의 빈번한 송신에 알맞고 그러므로 또한 본 발명에 따른 방법에 알맞다. 인프라 디바이스들은, 예를 들어, 교통 표지판, 신호등 또는 도로 교통을 제어하는 역할을 하는 다른 송신 디바이스들일 수도 있다. 교통 참가자들은, 예를 들어, 모터 차량들이지만, 또한 대응하게 장비된 보행자들 또는 자전거 타는 사람들이다.
더욱이 오브젝트들은 교통 참가자들, 특히 차량들, 자전거 타는 사람들 (cyclists) 및 보행자들, 인프라 디바이스들 및 통신 참가자들이라는 것이 제공된다.
이는 또한, 통신 신호들에 의해, 이 경우 오브젝트들을 나타내는 통신 참가자들의 포지션 데이터의 교환을 가능하게 하는데, 상기 포지션 데이터는 본 발명에 따른 방법에 의해 확증될 수 있다.
트랜시버는 각각의 경우에 신호 전파 영역의 적어도 하나의 오브젝트에 대한 도플러 주파수를 결정한다는 것이 적절히 제공된다. 도플러 주파수는 오브젝트의 속력에 대한 부가적인 정보를 포함한다. 따라서, 오브젝트에 대한 거리 및 방향과 함께, 오브젝트의 속력이 또한 결정될 수도 있으며 그것에 의해 오브젝트 및 특히, 오브젝트의 거동이 더 정확하게 서술된다.
특히, 도플러 주파수가 도플러 위상으로부터 결정되는 것이 적절한데, 도플러 주파수는, 특히, 도플러 위상의 시간적 제 1 결정 및 도플러 위상의 시간적 제 2 결정으로부터의 선형 외삽에 의해 결정된다. 송신된 통신 신호들이 송신 동안 적어도 2 개의 제로 포인트들을 통과하기엔 일반적으로 시간적으로 너무 짧고 그러므로, 대응하여, 반사 신호들도 수신 동안 적어도 2 개의 제로 포인트들을 통과하기엔 시간적으로 너무 짧으므로, 따라서 이는 도플러 주파수가 그럼에도 불구하고 도플러 위상으로부터 결정될 수 있다는 장점을 제공한다. 도플러 위상은 송신된 통신 신호 및 수신된 반사 신호 사이의 차동 위상으로부터 초기에 비교적 간단하게 결정될 수 있다. 도플러 위상은, 도플러 위상의 시간적 제 1 결정에서는, 각각의 경우에 수신된 반사 신호의 시작에서 그리고, 도플러 위상의 시간적 제 2 결정에서는, 각각의 경우에 수신된 반사 신호의 말단에서 결정된다. 그 다음에 도플러 주파수는 선형 외삽에 의해 도플러 위상으로부터 간단한 방식으로 결정될 수 있다.
본 발명의 더 바람직한 실시형태에 따르면, 도플러 주파수가 저역 통과 필터에 의해, 특히 디지털 저역 통과 필터에 의해 필터링되는 것이 제공된다. 이는, 저역 통과 필터의 설계에 의존하여, 결정된 한계 주파수를 초과하는 도플러 주파수들이 필터링되고 추가의 평가에 대해 사용되지 않는다는 효과가 있다. 특히 바람직한 실시형태에 따르면, 저역 통과 필터는 400 km/h를 초과하는 차동 속력들에 의해 생성된 도플러 주파수들이 필터링되는 방식으로 설계된다.
특히, 디지털 저역 통과 필터링에는 수신된 신호들의 공지의 서브샘플링이 후속한다. 개별 후속 고속 푸리에 변환을 위해 요구된 계산의 양은 이에 의해 실질적으로 감소된다. 간단한 고속 푸리에 변환들만이 바람직하게 계산되는데, (일반적으로 400　km/h보다 낮은 차동 속력들로 인해) 낮은 도플러 주파수들이 예상되기 때문이다. 이 유형의 낮은 도플러 주파수들을 이용한 계산은 또한, 대응하여, 감소된 레이턴시 시간들로 나타나게 된다. 이는 교통 지역화의 경우에 유익한데, 타겟 오브젝트들에 대한 최신 데이터가 항상 요구되기 때문이다. 이것에 관하여 허용할 수 있는 레이턴시 시간들은 바람직하게는 250 ms보다 짧다.
더욱이 적어도 하나의 오브젝트의 이동 경로가 다수의 결정된 거리들 및 방향들로부터 생성되는 것이 제공된다. 이는 다수의 필터 방법들, 예컨대 소위 칼만 (Kalman) 필터의 대상이 될 수 있는 오브젝트 트래킹이 가능하게 된다는 장점을 제공한다. 그러므로, 타당해 보이지 않는 이동 경로를 갖는 오브젝트들은 존재하지 않는 것으로서 거절될 수 있다.
더욱이 통신 참가자의 결정된 포지션이 통신 참가자에 의해 전송된 메시지에 포함된 포지션 데이텀 (datum) 과 정렬되는 것이 유익하고 포지션 데이텀은 결정된 포지션과 충돌하지 않으면 확증된다. 본 발명은 따라서 상이한 교통 참가자들의 통신 신호들에 포함되는 포지션들이 간단한 방식으로 확증되는 것을 가능하게 한다. 적절한 허용오차들이 각각의 경우에 포지션의 확증을 위해 지켜져야만 한다. 더욱이, 절대 포지션으로서 통신 신호들에 포함된 포지션은, 종종 GPS 좌표계에 기초하는 것인데, 트랜시버를 기준으로 한 포지션으로 일반적으로 변환되어야만 하거나 또는 그 반대이다.
더욱이 수신된 통신 신호들에서 전송된 데이터는 비례해서 평가되는 것이 적절하다. 이는 일반적으로 일어나는 통신 프로세스가 영향을 받지 않고 제한 없이 계속 수행될 수 있다는 장점을 제공한다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 수신기의 통신 능력에 어떠한 제한도 전혀 하지 않게 된다.
더욱이 전송되는 데이터 및/또는 결정된 포지션들이 적어도 하나의 운전자 지원 시스템으로 포워딩되는 것이 바람직하다. 따라서, 전송되는 데이터 및 결정된 포지션들 양자는 따라서 대응하는 운전자 지원 시스템에 의해 적절한 경우에 또한 공동으로 프로세싱될 수 있고 운전자 지원을 위해 사용될 수 있다. 이는 기존 정보 및 데이터의 안전성 증대 사용을 가능하게 한다. 거리 및 속력 제어기는 또한 본 발명에 따른 방법에 의해 간단한 방식으로 구현될 수 있는데, 전방의 차량에 대한 거리 및 전방의 차량의 속력 양자가 결정될 수 있기 때문이다. 따라서, 이 경우에 일반적으로 사용되는 레이더 센서에 대한 비교적 높은 장비 비용은 따라서 무시될 수 있다.
본 발명의 더 바람직한 실시형태에 따르면, 트랜시버가 정보 콘텐츠가 없는 통신 신호들을 송신하고 및/또는 정보 콘텐츠가 유효하게 남아 있는 통신 신호들을 여러 번 연속하여 송신하는 것이 제공된다. 이는 포지션 결정을 위한 통신 신호들의 충분한 양이 통신을 이유로 송신되지 않을 때마다 유익하다. 본 발명에 따른 방법이 이 경우에도 신뢰성 있게 수행될 수 있도록, 정보 콘텐츠가 없는 통신 신호들 또는 정보 콘텐츠가 유효하게 남아 있는 통신 신호들이 송신된다. 정보 콘텐츠가 없는 통신 신호들은 바람직하게는 이처럼 마킹되며, 그래서 이들 통신 신호들의 가능한 수신자에게는 통신 신호들이 의도적으로 정보를 포함하지 않음이 알려진다.
더욱이 반사 신호의 수신 전력이 평가되는 것이 유익하다. 단위 면적 당 송신 전력은 통신 신호의 이동된 거리의 제곱으로 약화되고 반사 신호는 마찬가지로 거동하므로, 트랜시버는 또한 앞서 언급된 관계에 의해 수신된 전력을 통해 오브젝트에 대한 거리를 유추할 수 있다. 이는 오브젝트를 추가로 설명하는 부가적인 정보를 나타낸다.
특히, 적어도 하나의 오브젝트의 클래스가 거리 및 수신 전력으로부터 결정되는 것이 유익하다. 그 거리가 버니어 방법에 따라 그리고 거리의 4제곱으로 떨어지는 수신 전력을 통해 설명된 바와 같이 결정될 수 있으므로, 오브젝트의 클래스는 이들 2 개의 변수들의 비로부터 결정될 수 있다. 트랜시버 상의 수신 전력은 통신 신호와 관련한 오브젝트의 반사율에 의해 영향을 받는다. 예를 들어, 모터 차량에 대한 반사율이 약 0.8인 반면, 보행자에 대해서는 단지 약 0.1이다. 따라서, 오브젝트의 반사율은 앞서 언급된 변수들의 비로부터 결정될 수 있고 오브젝트의 클래스는 반사율을 통해 결정될 수 있다.
더욱이 오브젝트에 대한 거리 및/또는 방향은 적어도 2 개의 안테나 엘리먼트들에 의해 수신된 전자기장 세기로부터 형성된 비로부터 결정되는 것이 바람직하다. 이는, 오브젝트를 설명하고 위상 정보로부터 결정된 거리 또는 방향을 확증하는 데 사용될 수 있는 추가의 정보가 다시 이용가능하다는 장점을 제공한다. 대안으로, 수신된 전자기장 세기의 비로부터 결정된 거리 또는 방향은 또한 위상 정보로부터 결정된 정보로써 평균값을 형성하는데 또는 상기 정보를 가중하는데 사용될 수 있다. 이 방법 단계는 안테나 엘리먼트들이 방향적 특성을 가진다면 특히 유익하다.
본 발명은 더욱이, 오브젝트들의 통신 신호 기반 포지션 결정을 위한 디바이스에 관련되는데, 그 디바이스는 통신 신호들의 무선 송신을 위한 송신 모듈과 통신 신호들 및 반사 신호들의 무선 수신을 위한 수신 모듈을 갖는 트랜시버를 포함하며, 반사 신호들은 통신 신호들의 전파 영역의 오브젝트들 상에서 적어도 부분적으로 반사되며, 트랜시버는 동시 송신 및 수신을 할 수 있고, 트랜시버는 더욱이 안테나 배열체를 포함한다. 그 디바이스는 그 디바이스가 위상 평가 수단에 의해 반사 신호들 및/또는 통신 신호들의 위상 정보를 결정하고 특히 본 발명에 따른 방법을 수행하는 것을 특징으로 한다. 이렇게, 본 발명에 따른 디바이스가 본 발명에 따른 방법을 수행하는 데 필요한 모든 수단들을 포함하고 특히 본 발명에 따른 방법을 수행하므로, 앞서 언급된 장점들이 그로부터 생겨난다.
그 디바이스는 확장된 차량 대 X 통신 디바이스로서 유익하게 설계된다.
바람직하게는 그 디바이스가 거리 결정 수단에 의해 위상 정보로부터 거리를 결정하며 및/또는 방향 결정 수단에 의해 적어도 하나의 오브젝트로의 방향을 결정한다는 것이 제공된다. 따라서 디바이스는 순수 통신 기능을 넘어 확장하는 부가적인 기능을 충족시키며, 그 부가적인 기능은, 본 발명에 따른 디바이스가 장비된 차량의 운전자에 대해, 차량 대 X 통신을 할 수 있는 충분한 수의 주변 차량들이 운전자의 환경에 존재하는지의 여부에 상관없이, 유형의 추가된 값을 즉시 생성한다.
바람직하게는 통신 신호들 및/또는 반사 신호들의 유입 방향을 결정하기 위하여 안테나 배열체가 방향적 특성을 가지는 것이 제공된다. 이는 오브젝트에 대한 방향의 비교적 정밀한 부가적인 결정이 방향적 특성을 통해 가능하게 된다는 장점을 제공한다. 수신 전력으로부터 획득된 이 정보는 위상 정보로부터 획득된 정보를 보충할 수 있다.
더욱이 안테나 배열체가 적어도 2 개의 안테나 엘리먼트들로 구성되는 것이 바람직하다. 이는 한편으로는 오브젝트들의 방향을 결정하기 위해 이미 설명된 간섭계 방법의 수행을 가능하게 하고, 다른 한편으로는, 방향적 특성의 효과를 증가시키는 것을 돕는다.
안테나 엘리먼트들이 스위칭 엘리먼트들을 통해 송신 모듈에 및/또는 수신 모듈에 및/또는 단말 저항기에 할당가능하다는 것과, 방향적 특성이 그 할당에 의해 정의된다는 것이 적절히 제공된다. 이는 안테나 엘리먼트들이, 예를 들어, 선택된 공간적 방향들에서 송신하는 방식으로 송신 모듈에 할당가능하다는 장점을 제공한다. 또는 안테나 엘리먼트들은 방향적 특성이 결정된 방향에 대해 생성되는 방식으로 수신 모듈에 할당된다. 다양한 상이한 할당들은 전자 메모리에 할당 테이블의 형태로 저장될 수 있고 다음의 스킴들 (schemes) 중 하나 또는 2 개에 따라 선택될 수 있다:
- 할당 테이블이 고정된 빈도 (frequency) 로 순환적으로 다 사용됨 (run through),
- 할당 테이블이 의사잡음 (pseudonoise) 방법에 의해 랜덤하게 다 사용됨,
- 할당 테이블이 랜덤하게 다 사용됨,
- 할당이 본 발명에 따른 방법에 기초하여 애플리케이션들의 유형에 따라 적응됨,
- 할당이 현재 상황에 적응됨,
- 할당이 다른 환경 센서들로부터의 신호들에 적응됨,
- 할당이 수신된 통신 신호들에 적응됨,
- 할당이 검출된 위험 상황에 적응됨, 및/또는
- 할당이 환경 센서 그리고 특히 레이더 센서의 평가의 불확실성에 적응됨.
할당 테이블이 의사잡음 방법에 의해 랜덤하게 다 사용되면, 계통적 오류 (systematic error) 들이 감소될 수 있다. 할당 테이블의 랜덤한 전체 사용 (run-through)에서, 예컨대 적어도 개별 애플리케이션들의 초점이 차량 전방에 그리고 다음으로 차량 옆의 영역에 있다면, 차량 전방의 영역에는 차량의 좌측 및 우측의 영역보다 높은 가중이 주어질 수 있고 이것들에는 차량 뒤 영역보다 높은 가중이 주어질 수 있다. 예컨대 고속도로에서 빠르게 이동하는 경우의 현재 상황에 대한 할당은, 전방으로부터 그리고 후방으로부터 통신 신호들을 효과적으로 수신하거나 또는 이들 방향들에서 효과적으로 송신할 수 있는 할당이 바람직하게 선택되는 것을 허용한다. 제동 조작의 경우, 바람직하게는 후방 영역이 선택된다. 교차로에서, 차량 전방의 좌측 및 차량 전방의 우측의 영역이 바람직하게 선택된다. 상이한 환경 센서들로부터의 신호들에 적응된 할당의 경우, 오브젝트가 좌측에서부터 접근하고 있다는 것이 예컨대 환경 센서에 의해 검출되고, 그래서 바람직하게는 차량 좌측의 영역이 선택된다. 할당이 수신된 통신 신호들에 적응되면, 바람직하게는 예컨대 대부분의 통신 신호들이 수신되는 방향이 선택되거나- 또는 의도적으로 반대가 선택되도록 진행하는 것이 가능하다. 위험 상황에 적응된 할당의 경우, 그 할당은 최대의 위험이 검출된 영역에서 최상의 수신이 있는 방식으로 선택된다. 레이더 평가의 불확실성에 적응되는 할당의 경우, 최고 수신 감도는 수신된 레이더 신호들의 최대 평가 불확실성을 가지는 방향에 대해 선택된다.
공간 세그먼트 당 송신 전력이 또한 이 프로시저에 의해 감소되므로, 통신 신호들은 더 빈번하게 또는 더 겨냥된 방식으로 송신될 수 있다. 이는 물리적 지오캐스팅 (geocasting) 에 해당한다.
더욱이 안테나 엘리먼트들은 멀티 빔의 별 모양 (multi-beam star) 및/또는 다각형, 특히 직사각형으로 배열되고, 및/또는 비발디 뿔 (Vivaldi horn) 들과 같은 형상으로 되고 및/또는 금속 튜브 반사체를 방사상으로 둘러싸고 및/또는 협대역 패치 엘리먼트들과 같은 형상으로 되고 및/또는 등을 댄 (back-to-back) 배열로 정렬된다는 것이 제공된다. 이러한 형상 및 배열들은 다양한 측면들에서 및 다양한 상황들에서 유익하다는 것이 입증되어 있다.
특히, 안테나 배열체가 글로벌 내비게이션 위성 시스템의 안테나 엘리먼트를 부가적으로 포함한다는 것이 제공된다. 글로벌 내비게이션 위성 시스템의 안테나 엘리먼트는 위로부터 도착하는 신호들에 대해 그것의 최상의 수신 특성들을 가지는 방식으로 바람직하게 배열된다. 글로벌 내비게이션 위성 시스템의 바람직하게는 위쪽을 가리키는 이러한 안테나 엘리먼트는, 특히 그 밖의 안테나 엘리먼트들 사이의 중간 공간에서 공간 절약 및 효과적 방식으로 배열될 수 있다.
더욱이 본 발명은 모터 차량에서의 본 발명에 따른 디바이스의 사용에 관련된다.
추가의 바람직한 실시형태들이 종속 청구항들에서 및 도면들을 참조한 일 예의 실시형태의 다음의 설명에서 확인될 수 있다.
도면들 중에서:
도 1은 오브젝트들의 통신 신호 기반 포지션 결정을 위한 본 발명에 따른 디바이스의 제 1 절개도의 일 예를 도시하며,
도 2는 오브젝트들의 통신 신호 기반 포지션 결정을 위한 본 발명에 따른 디바이스의 제 2 절개도의 일 예를 도시하며,
도 3은 오브젝트에 대한 방향을 결정하기에 적합한 본 발명에 따른 디바이스의 개략적 구조를 도시하며,
도 4는 거리 결정을 위한 버니어 (Vernier) 방법의 기본 원리를 개략적으로 도시하며,
도 5는 거리를 가능한 차동 위상들에 각각 할당하는 2 차원 위상도를 도시하며,
도 6은 차량들 중 하나에 본 발명에 따른 디바이스가 장비되는 2 개의 차량들을 도시하며,
도 7은 간섭계 방법에 의해 오브젝트에 대한 방향을 확립하는 본 발명에 따른 디바이스의 트랜시버를 도시하며,
도 8은 간섭계 방법에 따른 방향의 결정을 개략적으로 도시하며,
도 9는 4 개의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 배열체를 도시하며,
도 10은 방향을 결정하기 위한 4 개의 안테나 엘리먼트들에 의해 감지된 반사 신호들의 가능한 평가를 도시하며,
도 11은 4 개의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 배열체의 추가의 가능한 구조를 도시하며,
도 12는 2 개의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 배열체 상의 2 개의 위상들의 결정을 도시하며,
도 13은 거리 및 방향을 결정하기 위한 본 발명에 따른 디바이스의 구조의 일 예를 도시하며,
도 14는 별의 형상으로 배열된 광대역 비발디 엘리먼트들을 갖는 안테나 모듈의 일 예의 실시형태를 도시하며,
도 15는 수신된 반사 신호 또는 통신 신호의 평가의 일 예를 도시하며,
도 16은 본 발명에 따른 안테나 배열체의 추가의 가능한 실시형태를 도시하고,
도 17은 방향적 특성을 정의하는 2 개의 할당 테이블들을 도시한다.
도 1은 오브젝트들의 통신 신호 기반 포지션 결정을 위한 본 발명에 따른 디바이스의 제 1 절개도의 일 예를 도시한다. 그 디바이스는 송신 모듈 (100), 안테나 엘리먼트 (101), 수신 모듈 (102), 디지털 형태로 송신될 통신 신호를 생성하는 변조기 (105), 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털 아날로그 변환기 (106), 수신된 통신 신호 또는 반사 신호를 디지털 형태로 변환하는 아날로그 디지털 변환기 (107) 및 상기 신호의 추가 프로세싱을 할 수 있기 위하여 수신된 통신 신호 또는 반사 신호를 복조하는 복조기 (108) 를 포함한다. 서큘레이터 (112) 에 의해, 안테나 (101) 는 통신 신호들 및 반사 신호들의 동시 송신 및 수신을 위해 사용될 수 있다. 그 디바이스가 하나의 단일 안테나 엘리먼트만을 포함하기 때문에, 원칙적으로는 거리를 결정하는 버니어 방법만을 그리고 부가적으로는 도플러 주파수의 결정을 수행할 수 있다. 그 디바이스는 각각의 경우에 802.11p에 따른 WLAN 방법의 제 1 및 제 3 WLAN 채널 상에서 시간적으로 교번하여 송신하는 반면, 제 1 채널을 제 3 채널로부터 분리하는 제 2 채널은 사용되지 않고 남아 있다. 통신 블록 (103) 을 통해, 상이한 운전자 지원 시스템들 (104) 의 정보 접속이 변조기 (105) 또는 복조기 (106) 에 의해 보장된다. 따라서 운전자 지원 시스템들 (104) 은 통신 신호들의 송신을 시작할 수 있고 통신 신호들을 프로세싱할 수 있다. 수신 모듈 (102) 은 디바이스에 의해 통신을 위해 사용된 WLAN 802.11p의 기본 주파수에 대응하는 5.9 GHz의 클록 주파수를 특정하는, 예를 들어, 클록 발생기 (112) 를 포함한다. 동일한 클록 발생기가 또한 송신 모듈 (100) 에 의해 포함되지만, 명료함을 위해 도 1에서 도시되어 있지 않다. 더욱이, 수신 모듈 (102) 은 지연 엘리먼트 (113) 를 포함하고, 지연 엘리먼트 (113) 는, 적응된 라인 길이를 통해, 클록 발생기 (112) 에 의해 출력된 클록 신호를 믹서 (114) (수신 모듈 (102) 에 의해 마찬가지로 포함됨) 로의 신호 경로 상에서 믹서 (115) 와 비교하여 90°만큼 지연시킨다. 이는 수신된 통신 신호 또는 반사 신호의 선행 성분 I 및 후행 성분 Q로의 분리를 가져온다. 믹서들 (114 및 115) 은 성분들 (I 및 Q) 을 클록 발생기 (112) 로부터의 클록 신호와 혼합한다. 저역 통과 필터들 (116 및 117) 은 수신된 반사 신호들의 고주파수 성분들을 필터링하는 것인데, 각각의 경우에 믹서들 (114 및 115) 뒤에 있다. 분로들 (109 및 110) 을 통해, 선행 성분 I 및 후행 성분 Q 양쪽 모두는 디지털화 후 오브젝트들의 통신 신호 기반 포지션 결정을 위해 도 2에 도시된 본 발명에 따른 제 2 절개도의 디바이스로 출력된다. 주파수 전환 또는 정보 콘텐츠 없는 통신 패킷의 송신은 더욱이 데이터 라인 (111) 을 통해 수신된 요건에 따라 시작될 수 있다.
도 2는 오브젝트들의 통신 신호 기반 포지션 결정을 위한 본 발명에 따른 디바이스의 제 2 절개도의 일 예를 도시한다. 성분 I 및 성분 Q 양쪽 모두는 상관 모듈들 (204 및 205) 에서 프로세싱을 받는다. 성분 I는 복소수의 실수 성분을 나타내는 반면, 성분 Q는 복소수의 허수 성분을 나타낸다. 그 다음에 가산기 (206) 는 2 개의 성분들을 결합하여 복소수를 형성한다. 그 다음에 복소수는, 한편으로는, 시간에 대한 실시간 함수로서 표현되는 버니어 모듈 (207) 에 피드되고, 다른 한편으로는, 필터 모듈 (209) 에서의 프로세싱을 위해 복소수를 준비하는 도플러 주파수 모듈 (208) 로 포워딩된다. 복소수 값의 저역 통과 필터링, 다운샘플링, 고속 푸리에 변환 및 결정이 필터 모듈 (209) 에 의해 수행된다. 그 다음에 이들 데이터는 속력 모듈 (210) 로 포워딩되며, 그 속력 모듈은 거리와 함께, 이제 오브젝트의 속력을 2차원 맵 상에서 또한 표현한다.
도 3a는 간섭계 방법을 통해 오브젝트에 대한 방향을 결정하기에 적합한, 오브젝트들의 통신 신호 기반 포지션 결정을 위한 본 발명에 따른 디바이스의 개략적 구조를 도시한다. 아날로그 디지털 변환기 (107) 의 출력에서의 반사 신호의 성분 I는 분로 (109) (도 1) 에 의해 포워딩되고 먼저 저역 통과 필터 (300) 를 통과한다. 그 다음에 성분 I는 샘플 및 홀드 엘리먼트 (301) 에 의해 저장되고 I 성분의 제로 포인트가 결정된다. 그 다음에 성분 I의 제로 포인트는 샘플 및 홀드 엘리먼트 (301) 에 의해 평균화된 제로 포인트들과 감산기 (302) 에 의해 정렬된다. 다음의 평가와 간섭하는 반사 신호에서의 또는 성분 I에서의 편차들은 따라서 제거될 수 있다. 성분 Q는 저역 통과 필터 (303), 샘플 및 홀드 엘리먼트 (304) 및 감산기 (305) 에 의해 그에 따라 프로세싱된다. 이 방법으로 프로세싱된 성분 I 및 성분 Q는 입력 변수들 (x 및 y) 로서 arctan 계산기 (306) 로 포워딩되고, 이에 따라, 성분들 (I 및 Q) 에 의해 형성된 복소수의 위상 Φ 및 반경 r 이 제시된다. 반경 r은 반사 신호 또는 통신 신호가 존재하는지의 여부를 클록 ck에서 체크하는 타당성 확증 모듈 (307) 에 의해 사용된다. 반사 신호가 아니라 통신 신호가 여기서 검출되면, 미리 정의된 제로 포인트는 피드백 (308) 을 통해 리셋 커맨드에 의해 직접 설정될 수 있다. 극단적인 경우에, 다른 한편으로는, 타당성 없는 반사 신호가 검출될 수도 있다. 그렇다고 하더라도, 미리 정의된 제로 포인트가 설정되고 반사 신호는 이 경우에 타당성 없는 것으로 분류된다. 위상 Φ는 주파수 A에 대한 위상 ΦA 에 대응할 수 있거나 또는, 주파수 B의 경우, 위상 ΦB에 대응할 수도 있다. 버니어 원리가 적용되면, 요구된 거리 정보는 차동 위상 ΔΦ (도 3b 참조) 에 놓이는데, 이 차동 위상은 샘플 및 홀드 엘리먼트들 (309, 310, 311) 및 감산기 (312) 에 의해, 제어 신호들 (A, B 및 C) (도 3a, 3c) 을 사용하여 형성된다. 제어 신호들 (A 및 B) 은 통신 시스템에서의 주파수 전환을 동시에 제어한다. 신호 C는 유효한 차동 위상 ΔΦ가 전송될 수 있으면 각각의 경우에 출력된다.
도 3a에서 이전에 설명된 방법 시퀀스와 동시에, 성분들 (I 및 Q) 은 도 3d에서 검출될 오브젝트의 가정된 최소 속력을 위해, 대역 통과 필터들 (313 및 314) 을 통해, 예로서, 2 개의 플립폴롭들로 형성된 방향 검출 모듈 (315) 로 포워딩된다. 위상의 회전의 방향에 의존하여 성분들 (I 및 Q) 의 유입 및 유출 반파장들을 카운트하는 카운터들 (316 및 317) 이 방향 검출 모듈 (315) 의 출력에 배치된다. 성분들 (I 및 Q) 의 유입 및 유출 반파장들로 분리된 카운터들 (316 및 317) 은 신호 res에 의해 리셋되고 신호 sav에 의해 저장 모듈 (318 또는 319) 에 저장될 수 있다.
추가의 평가에서, 필터링된 성분들 (I 및 Q) 은 결합하여 그러므로 피타고라스 (Pythagoras) 엘리먼트인 자승기 (squarer) (320 및 321), 합산기 (322) 및 근 함수부 (root function) (323) 로 및 저역 통과 필터 (327) 로 포워딩되고, 그 출력에서 엔벨로프 H (또한 도 3e 참조) 가 형성된다. 신호 전파 영역에서 이동하는 오브젝트의 근본적인 존재를 나타내는 신호 z는 듀얼-플랭크 (dual-flank) 판별기 (324) 에 의해 형성된다.
평가 수단은 요약하자면, 필요하면, 통신 유닛을 통해 정보 콘텐츠가 없는 부가적인 통신 신호들의 송신을 또한 할 수 있고 주파수 전환을 시작할 수 있는 프로세서 (325) (도 3c) 에 의해 평가되고 동작된다. 운전자에 대한 경고의 출력은, 필요하다면, 출력 (326) 을 통해 또한 가능하다.
도 4a는 2 개의 안테나 엘리먼트들 (403 및 404) 을 갖는 안테나 배열체를 통해 송신하고 수신하는 트랜시버를 개략적으로 도시한다. 서큘레이터들 (401 및 402) 에 의해, 트랜시버는 안테나 엘리먼트들 (403 및 404) 양쪽 모두를 통해 각각의 경우에 동시에 수신하고 송신할 수 있다. 클록 발생기들 (405 및 406) 은 각각의 안테나 엘리먼트 (403 및 404) 에 대한 약간 상이한 송신 주파수 (f1 및 f2) 를 각각의 경우에 특정한다. 송신된 통신 신호들은 신호 전파 영역의 오브젝트 (407) 에 도착하고 상기 오브젝트에 의해 반사된다. 트랜시버로부터의 안테나 엘리먼트들 (403 및 404) 로부터 오브젝트 (407) 로 그리고 역으로 이동하는 경로들은 동일한 것으로 가정될 수 있는데, 안테나 엘리먼트들 (403 및 404) 이 공간적으로 서로 매우 가까이 배열되어서이다. 상이한 송신 주파수들 (f1 및 f2) 로 인해, 반사 신호들은 안테나 엘리먼트들 (403 및 404) 에서 상이한 위상들을 가지고서 도착한다. 그러면 오브젝트에 대한 거리는 이 차동 위상으로부터 결정될 수 있다. 이는 도 4b에서 명확하게 도시된다. 도 4b는 오브젝트에 대한 거리를 심볼화한 큰 코그휠 (cogwheel; 408), 안테나 엘리먼트들 (403 및 404) 상에서의 수신 동안 송신 주파수 f1로 송신된 반사 신호의 위상 Φ1을 심볼화하는 중간 사이즈 코그휠 (409), 및 안테나 엘리먼트들 (403 및 404) 상에서의 수신 동안 송신 주파수 f2 로 송신된 반사 신호의 위상 Φ2를 심볼화하는 작은 코그휠 (410) 을 도시한다. 오브젝트의 결정된 거리는 위상들 (Φ1 및 Φ2) 의 결정된 결합과 또한 위상들 (Φ1 및 Φ2) 의 차이에 대응한다는 것이 이제 생생하게 명확해진다.
도 5는 각각의 경우에 거리를 -180° 내지 +180°의 가능한 P 차동 위상들에 할당하는 2차원 위상도를 도시한다. 트랜시버 (51) 의 로케이션은 중심에 그려진다. 차동 위상이 실제로 -180°및 +180°사이인지의 여부 또는 식별된 차동 위상의 정수 배가 포함되는지의 여부를 트랜시버가 구별하는 것이 불가능하므로, 그 방법은 주파수 의존 제한 값으로부터의 거리들에 대해 더 이상 모호하지 않은데, 복수의 거리들이 하나의 식별된 차동 위상 (또한 도 4b 참조) 에 대응할 수도 있기 때문이다.
도 6a는 2 개의 차량들 (61 및 62) 을 도시하는데, 차량 (61) 은 본 발명에 따른 디바이스를 구비하고 본 발명에 따른 방법을 수행한다. 본 발명에 따른 디바이스는 802.11p에 따른 WLAN에 의해 통신하는 트랜시버를 포함한다. 802.11p에 따른 WLAN에 의해 송신된 통신 신호들은 300 m까지의 거리에서 추가의 트랜시버에 의해 일반적으로 수신될 수 있다. 제한된 범위에 대한 이유는 통신 신호가 트랜시버로부터 더 멀어질수록, 단위 면적 당 통신 신호의 전력이 더 낮아지기 때문이다. 단위 면적 당 전력은 이동된 거리의 제곱으로 감소한다. 차량 (62) 상에서, 차량 (62) 에 도달하는 통신 신호의 비율은 차량 (61) 의 방향에서의 반사 신호로 비례적으로 되반사된다. 차량 (62) 에 의해 되반사되는 비율은 차량 (62) 의 기하구조 및 차량 (62) 의 표면 재료들에 의존한다. 이 경우, 차량 (62) 에 도착하는 전력의 80%가 되반사된다. 반사 신호의 단위 면적 당 전력도 또한 커버되는 거리의 제곱으로 감소되므로, 차량 (61) 은, 원래의 송신 전력을 차량 (62) 까지의 거리의 4제곱으로 나누고 부가적으로는 20%만큼 약화시킨 것에 대응하는 전력만을 수신하는데, 차량 (62) 이 도달 전력의 80%만을 반사하기 때문이다. 802.11p에 따른 WLAN의 송신 범위가 약 300 m이고 차량 (61) 이 반사 신호를 여전히 수신하고 평가할 수 있어야만 하므로, 차량 (61) 으로부터 차량 (62) 에 대한 약 15 m의 전력 관련 최대 확립가능 거리가 위의 관계들에 따라 획득된다.
도 7은 간섭계 방법에 의해 오브젝트에 대한 거리를 확립하는 본 발명에 따른 디바이스의 트랜시버를 도시한다. 그 디바이스는 2 개의 안테나 엘리먼트들 (701 및 702) 을 포함하는 안테나 배열체를 가진다. 서큘레이터들 (703 및 704) 에 의해, 트랜시버는 안테나 엘리먼트들 (701 및 702) 양쪽 모두를 통해 각각의 경우에 동시에 수신하고 송신할 수 있다. 클록 발생기들 (705 및 706) 은 각각의 안테나 엘리먼트 (701 및 702) 에 대해 각각의 경우에 동일한 송신 주파수 f1을 특정한다. 안테나 엘리먼트들 (701 및 702) 은 서로로부터 공간적 거리 h만큼 분리되는데, 여기서 h는 송신된 통신 신호들의 반파장 바로 아래에 해당한다. 송신된 통신 신호들은 신호 전파 영역의 오브젝트 (707) 에 도착하고 상기 오브젝트에 의해 반사된다. 트랜시버에서의 안테나 엘리먼트들 (701 및 702) 로부터 오브젝트 (707) 까지 그리고 그 역으로 이동되는 경로는 이 경우에 공간적 거리 h로 인해 약간 상이하다. 따라서 오브젝트 (707) 에 의해 생성된 반사 신호가 안테나 엘리먼트들 (701 및 702) 에 의해 상이한 위상들로 감지되므로, 각도 ρ는 차동 위상들로부터 결정될 수 있는데, 상기 각도는 트랜시버로부터 오브젝트로의 방향을 나타낸다. 그러나, 도 7을 참조하여 도시된 방법은 180°에 대해서만 모호하지 않은데, 오브젝트 (707) 가 트랜시버의 (여기서 도시된 바와 같은 우측 대신에) 좌측의 각도 ρ에 또한 위치될 수 있고 동일한 차동 위상이 안테나 엘리먼트들 (701 및 702) 상에서 이제 발생할 것이기 때문이다.
도 8은 이미 설명된 간섭계 방법에 따른 방향의 위상 의존 결정들을 개략적으로 도시한다. 도 8a는 약간의 공간적 오프셋을 가지게 배열된 2 개의 안테나 엘리먼트들 (81 및 82) 을 도시한다. 안테나 엘리먼트들 (81 및 82) 의 선택된 정렬 또는 간격으로 인해, 베이스라인 (83) 은 0°의 차동 위상에 대응하며, 즉, 베이스라인들 상의 임의의 주어진 포인트에서 오브젝트로부터 발산하는 반사 신호는 0°의 차동 위상으로 감지될 것이다. 더욱이, 도 8a의 도면에서 안테나 엘리먼트들 (81 및 82) 아래쪽에 90°의 차동 위상을 가지고 위치되는 오브젝트 (84) 가 도시되어 있다. 이에 관련하여 오브젝트 (84) 가 안테나 엘리먼트들 (81 및 82) 위쪽에 위치될지 또는 아래쪽에 위치될지는 안테나 엘리먼트들 (81 및 82) 에 의해 명확하게 확립가능하지 않다는 것이 마찬가지로 명백한데, 양쪽 모두의 포지션들이 90°의 감지된 차동 위상을 초래하기 때문이다.
도 8b는 안테나 엘리먼트들 (81 및 82) 을 다시 도시하지만, 이번에는 90°좌측으로 회전되어 있다. 안테나 엘리먼트들 (81 및 82) 의 정렬 및 배열에 따르면, 0°를 갖는 것을 특징으로 하는 베이스라인 (83) 의 정렬 또한 변한다. 그럼에도 불구하고 오브젝트 (84) 는 다시 90°의 차동 위상을 갖는 것으로 보인다.
도 8c는 안테나 엘리먼트들 (81 및 82) 을 또한 도시하는데, 후자는 여기서는 0°를 갖는 것을 특징으로 하는 베이스라인 (83) 이 상하로 수직으로 뻗어 있는 방식으로 정렬된다. 오브젝트 (84) 는 그에 따라 베이스라인 상에서 0°의 차동 위상으로 감지된다.
도 9는, 십자가 형상으로 배열되고 송신된 통신 신호들의 반파장 미만인 공간적 거리를 서로로부터 갖는 4개의 안테나 엘리먼트들 (91, 92, 93 및 94) 을 포함하는 안테나 배열체를 도시한다. 4 개의 안테나 엘리먼트들 (91, 92, 93 및 94) 의 사용을 통해, 도 8에 도시된 간섭계 방법에서 방향의 모호성이 제거되며, 그래서 오브젝트 (96) 는 안테나 배열체 아래쪽 및 베이스라인 (95) 상에 위치된 것으로서 모호하지 않게 식별된다.
도 10은 간섭계 방법에 따라 방향을 결정하기 위해 4 개의 안테나 엘리먼트들 (91, 92, 93 및 94) (도 9) 에 의해 감지된 반사 신호들의 가능한 해석 및 평가를 도시한다. 차동 위상은 안테나 엘리먼트들의 제 1 쌍 상에서 사인 성분 (1001) 으로서 그리고 안테나 엘리먼트들의 제 2 쌍 상에서 코사인 성분 (1002) 으로서 해석된다. 사인 성분 (1001) 및 코사인 성분 (1002) 에 대한 arctan2 함수의 적용을 통해, 360°에 대해 모호하지 않은 오브젝트에 대한 방향의 결정을 가능하게 하는 일직선 (1003) 이 획득된다.
도 11은, 4 개의 안테나 엘리먼트들 (1101, 1102, 1103 및 1104) 을 포함하고 간섭계 방법에 적합한 안테나 배열체의 가능한 구조를 도시한다. 4 개의 안테나 엘리먼트들의 선택을 통해, 별도의 베이스라인 (1105 및 1106) 이 안테나 엘리먼트들의 각각의 쌍에 대해 초기에 생성된다. 안테나 엘리먼트들 (1101, 1102, 1103 및 1104) 사이의 거리는 송신된 통신 신호들의 반파장의 미만이다. 안테나 엘리먼트들 (1101, 1102, 1103 및 1104) 은, 예를 들어, 밸룬 (1109, 1110, 1111 및 1112) 을 갖는 간단한 λ/4 다이폴들로서 형성된다. 안테나 엘리먼트들 (1101, 1102, 1103 및 1104) 의 단지 하나의 쌍이 방향을 결정하는데 사용되는 것인 한, 전환 스위치들 (1107 및 1108) 은 개별 베이스라인 (1105 및 1106) 의 선택을 위해 사용된다. 이 경우, 안테나 엘리먼트들 (1101, 1102, 1103 및 1104) 의 각각의 다른 쌍의 선택을 통해, 베이스라인은 전환될 수 있고 360°에 대해 모호하지 않은 방향의 결정이 수행될 수 있다. 스위치들 (1107 및 1108) 은 SPDT (Single Pull Double Throw) 스위치들이다.
도 12는 2 개의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 배열체 상에서의 2 개의 위상들의 결정을 도시한다. 위상들의 가능한 값들은 각각의 경우에 -180°내지 +180°의 범위에 있다. 3 ms의 지속기간을 가지는 시간 윈도우 t1에서, 주파수 f2를 갖는 반사 신호는 안테나 엘리먼트 (1) 상에서 감지된다. 송신은 서큘레이터에 의해 안테나 엘리먼트 (1) 를 통해 동시에 일어난다. 위상 (1201) 은 수신된 반사 신호로부터 결정된다. 위상 (1202) 은 시간 윈도우 t2에서 결정될 수 없는데, 전환 프로세스로 인해 안테나 (2) 가 신호들을 일시적으로 수신할 수 없어서이다. 7 ms 지속하는 시간 윈도우 t2에서, 주파수 f1로의 주파수 전환은 안테나 엘리먼트 (1) 상에서 일어난다. 위상 (1202) 은 안테나 엘리먼트 (1) 상에서 지금 수신된 주파수 f1에 의해 이제 결정될 수 있다. 그러나, 반사 신호들이 주파수 f1에서 수신되지 않으므로, 위상 (1201) 은 시간 윈도우 t2 에서 실질적으로 업데이트된다. 주파수 f2에서 실질적으로 업데이트된 위상 및 주파수 f1에서 결정된 위상에 의해, 주파수들 (f1 및 f2) 에서 반사 신호들을 생성하는 오브젝트에 대한 거리가 버니어 방법에 의해 결정될 수 있게 하는 차동 위상은 이제 결정될 수 있다. 시간 윈도우 t3에서, 안테나 (2) 는 주파수 f1에서 반사 신호들을 이제 수신하고 안테나 (1) 는 마찬가지로 주파수 f1에서 반사 신호들을 수신한다. 공간적 거리로부터 생겨나는 2 개의 안테나들의 차동 위상으로부터, 주파수 f1에서 반사 신호들을 생성하는 오브젝트에 대한 방향은 간섭계 방법에 의해 이제 결정된다.
도 13은 오브젝트에 대한 거리 및 방향을 결정하기 위한 본 발명에 따른 디바이스의 일 예 및 계략적 구조를 블록도로서 도시한다. 이렇게 하기 위해, 패킷 기반 펄스형 지속파 작동 트랜시버의 반사 신호들이 평가된다. 입력 스테이지들 (1301 내지 1312) 에서, 유추된 성분들 (I 및 Q) 이 초기에 샘플링되고 디지털화된다. 그것들은 저역 통과 필터링을 통해 제거될 수 있는 랜덤 오프셋을 여전히 포함한다. 이는 위상의 관련 성분, 예로서 도플러 위상이 신호의 위상과 비교하여 단지 천천히 변화하기 때문에 기능한다. 직접 성분을 제거하는 예로서 선택된 방법은, 그것이 저역 통과 필터들 (1325 내지 1336) 의 출력에서 발생할 때, 감산기들 (1313 내지 1324) 상에서의 슬라이딩 평균값의 감산이다. 복소 성분들 (I 및 Q) 의 평가는 곱셈기들 (1337 및 1338) 에 의해 쌍쌍의 복소 켤레 곱셈을 통해 수행된다. 예컨대 좌회전 성분 Q1이 성분 Q2로 프로세싱되며, 성분 Q2는 복소 켤레로 인해 우회전되며, 그래서 도플러 위상 차이만이 남아 있다는 점에서 위상들의 고주파수 성분들은 제거된다. 이때에, 차량의 고유 운동으로 인해 발생하는 신호 성분 또한 제거된다. 이는 차량의 고유 운동에만 관련하는 주변 신호들이 감지된 반사 신호들에서 다소 동일하게 발생하고 차동 위상의 결정에 의해 제거되므로, 그들 주변 신호들이 평가되지 않는다는 점에서 위상 차동 방법의 실질적인 장점을 나타낸다. 이들 평가 단계들 후에, 신호들은 아직은 arctan 계산기들 (1343 및 1344) 에 즉시 포워딩될 수 없는데, 위상이 -180°내지 +180°범위로 반전되는 경우 그 위상은 정의에 의해 점프하기 때문이다. 성분들 (I 및 Q) 이 초기에는 연속 사인 성분 또는 코사인 성분으로서 발생하므로, 그것들은 이 형태로 여전히 비교적 쉽게 필터링되며, 예측되고 관측될 수 있다. 성분들 (I 및 Q) 은 초기에는 필터 모듈들 (1339 내지 1342) 에서 저역 통과 필터들에 의해 그에 따라 필터링되고, 예측되고, 즉 미래에 외삽되고, 최종적으로 칼만 필터에 의해 한 번 더 필터링된다. 초기 차동 위상은 원리적으로는 랜덤이고, 채용된 라인 길이들, 안테나 엘리먼트들 사이의 거리들 및 안테나 엘리먼트들의 상대적 정렬에 의존한다. 그러므로 일회성 프로세스에서 위상들을 서로 정렬하는 것이 필요하다. 이는, 예를 들어, 정렬 엘리먼트들 (1345 및 1346) 에 의해 행해진다. 안테나 엘리먼트들 (입력들 I1, I2, Q1, Q2) 의 각각의 쌍이 방향의 결정을 180°에 대해서만 모호하지 않게 수행하기 때문에, 그래서 비모호성 범위는 안테나 엘리먼트들 (입력들 I3, I4, Q3, Q4) 의 제 2 쌍에 의해 360°로 확장된다. 이렇게 하기 위해, 위상들은 그러면 위상 반전기들 (1347 및 1348) 에 의해 360° 반전된 다음, 안테나 엘리먼트들의 쌍이 서로로부터 정확히 동일하게 이격되지 않은 경우에 대해 정렬 모듈들 (1349 및 1350) 에 의해 정렬 상수가 제공된다. 성분들 (I 및 Q) 로부터 추가의 arctan 계산기 (1351) 에 의해 arctan가 후속하여 다시 형성되고 추가의 복소 켤레 곱셈이 수행된다. 이 경우, 값들 (I2+jQ2 및 I4+jQ4) 은 곱해진 복소 켤레들이다. 복소 켤레 곱셈의 결과는 추가의 정렬 엘리먼트 (1352) 에 의해 한 번 더 정렬된다. 그러면 위상의 반전이 추가의 위상 인버터 (1353) 에 의해 한 번 더 수행된다. 이 결과는 감지된 오브젝트에 대한 방향을 나타내고 출력 모듈 (1354) 에서 운전자에게 그래픽적으로 제시된다. 도시된 바와 같이, 오브젝트는 차량 뒤 좌측에 위치된다.
근 계산기들 (1355, 1356 및 1357) 과 함께, arctan 계산기들 (1343, 1344 및 1351) 에서의 복소 켤레 곱셈은, 유용한 평가를 보장하기 위하여 최소 값을 가져야만 하는 개별 성분들 (I 및 Q) 의 값을 계산하는 역할을 한다. 입력 신호들을 전송하기 위해, 최소 정도의 신호 대 잡음 비가 수신 모듈의 잡음 제한의 측면에서 유지되어야만 하는데, 적어도 도플러 주파수의 값이 또한 필터 모듈들 (1339 내지 1342) 에서의 필터링으로 인해 시스템 잡음의 효과적인 값보다 상당히 작게 될 수도 있다. 동시에, 거리에 대한 제한 값을 나타내는 그렇게 획득된 값은 대강의 거리 추정에 또한 적합한데, 반사 신호의 양이 오브젝트에 대한 거리의 4제곱으로 감소되기 때문이다. 평균값을 형성하기 위하여, 근 계산기들 (1355 및 1356) 에 의해 형성된 값들은 곱셈기 (1358) 에 의해 서로 곱해지고 이 곱의 근이 근 계산기 (1359) 에 의해 다시 결정된다. 근사 모듈 (1360) 은 그 거리들에 대한 결정된 제한 값들과 미리 정의된 경고 임계치들을 비교하는 반면, 검출 모듈 (1361) 은 그 거리들에 대한 결정된 제한 값들과 미리 정의된 검출 임계치들을 비교한다. 거리들에 대한 결정된 제한 값들은 본질적으로 오브젝트의 레이더 단면에 의존한다. 검출 임계치 및 경고 임계치 양쪽 모두가 초과되면, 이는 출력 모듈 (1354) 에서 운전자에게 그래픽적으로 출력될 수 있다.
반사 신호들의 수신된 전력을 통한 거리의 대강의 추정과 함께, 오브젝트에 대한 정확한 거리는 그 다음에 버니어 방법에 의해 또한 결정된다. 이렇게 하기 위해, 동일한 안테나 엘리먼트들로부터이지만 2 개의 상이한 주파수들에 있는 성분들 (I1 및 Q1) 이 사용된다. 예로서, 2 개의 상이한 주파수들 또는 이들 2 개의 상이한 주파수들에서의 통신 신호들은 시간적으로 서로 오프셋된 관계로 송신되고 그러므로 반사 신호들은 시간적으로 서로 오프셋된 관계로 수신되므로, 디바이스는 단지 후속 프로세싱만을 가능하게 하는 버퍼 메모리들 (1362 내지 1365) 을 가진다. 후속 프로세싱은 초기에는 곱셈기 (1366), 그 뒤의 필터 모듈들 (1367 및 1368) (필터 모듈들 (1339 내지 1342) 에 대응), arctan 계산기 (1369) 및 정렬 엘리먼트 (1370) 를 포함한다. 위상을 반전시키는 위상 인버터 (1371) 와, 등화 모듈 (1372) 이 그 뒤에 있다. 결정된 거리는 등화 모듈에 의해 출력 모듈 (1354) 로 직접 포워딩되고 운전자에게 그래픽적으로 제시된다.
더욱이, arctan 계산기 (1369) 의 출력 값의 근 (root) 은 근 계산기 (1373) 에 의해 형성된다. 이 근 및 근 계산기들 (1355, 1356 및 1357) 에 의해 형성된 근들은 진단 모듈 (1374) 로 포워딩된다. 진단 모듈 (1374) 은 이들 근들을 서로 및 절대 임계 값과 비교하고 이에 따라 본 발명에 따른 디바이스의 현재 스테이터스를 결정한다. 이 스테이터스는 결정된 거리들 및 방향들이 있는지의 여부 및 어떻게 신뢰할 수 있는지를 나타낸다.
도 14는 별 형상으로 배열된 광대역 비발디 엘리먼트들 (A1, A2 및 A3) 과 중앙 튜브 반사체 (RE) 를 갖는 안테나 모듈의 일 예의 실시형태를 도시한다. 비발디 엘리먼트들 (A1, A2 및 A3) 은 2차원 비발디 뿔 VI (도 1b) 가 질량 영역 (mass area) 을 형성하고 반사체 (RE) 에 도전적으로 접속되는 방식으로 배열된다. 밸룬 (BA) 이 그것의 베이스에서 스위치 SW1 및 스위치 SW2로 구성된 제어가능 스위치 캐스케이드에 접속되는데, 수신자 (E) 는 비발디 뿔 VI에 대한 그것의 근접으로 인해 최소 스위치 감쇠를 겪는 반면, 제어가능 송신기 (S) 및 단자 저항기 (Z) 는 캐스케이드의 말단에 배치되고 대응하여 높은 스위치 감쇠를 겪는다.
도 15는 수신된 반사 신호 또는 통신 신호의 방향적 특성에 의한 방향 평가의 일 예를 도시한다. 복조된 반사 신호 (1501) 의 진폭은 수신 신호 강도 표시자들 (Recieve Signal Strength Indicators; RSSI) (1502) 에 의해 평가된다. 간단한 엔벨로프 복조가 수행된다. 동등하게, 전력 측정이 또한 수행될 수 있다. 위상 평가의 비교적 더 복잡한 경우에 대해, 적어도 2 개의 안테나 엘리먼트들의 반사 신호들은 제어가능 위상 지연 엘리먼트들을 통해 부가적으로 안내된 다음 방향성 커플러들에 의해 결합될 것이다. 그 후에만 RSSI 평가가 이루어질 것이다.
도 16a는 본 발명에 따른 안테나 배열체의 추가의 가능한 실시형태를 도시한다. 협대역 패치 엘리먼트들 (B1, B2, B3 및 B4) 이 이 실시형태에서 사용된다. 이 예에서, 그것들은 송신 스테이지 및 수신 스테이지를 위해 따로따로 배치되고 큐브의 표면들을 형성하기 위해 4 개의 공간적 방향들로 배열된다. 개개의 패치 (B3) (도 3b) 는 금속 배면 층 (미도시) 과 송신 스테이지 및 수신 스테이지를 위한 협대역 패치 (P) 를 갖는 전면 층으로 구성된다. 적어도 금속 배면 층은 전기 접지 (G) 에 접속된다. 여기서는 또한, 피드 라인들이 베이스에서 스위치 캐스케이드에 접속된다 (도 14b 참조). 위상 비교의 더 복잡한 경우에, 피드 라인들이 베이스에서 제어가능 위상 지연 엘리먼트들, 신호 결합 방향성 커플러 및 RSSI 평가 모듈에 접속될 것이다. 그것들의 기하구조 및 형상에 따르면, 8 개의 상이한 할당들 또는 방향적 특성들 (DIR) 이 도 16에 도시된 안테나 배열체에 대해 획득된다.
도 17은 2 개의 할당 테이블들 (1701 및 1702) 을 도시한다. 할당 테이블 (1701) 은 도 14에 도시된 안테나 배열체에 대한 할당 및 평가 스킴을 포함하는 반면, 할당 테이블 (1702) 은 도 16에 도시된 안테나 배열체에 대한 할당 및 평가 스킴을 포함한다. 할당 테이블 (1702) 은 8 개의 상이한 할당들 또는 방향적 특성들 (DIR) 을 포함하고 할당 테이블 (1701) 은 6 개의 상이한 할당들 또는 방향 특성들 (DIR) 을 포함한다. 할당 테이블 (1701 또는 1702) 에 따른 송신기 모듈 (S), 수신기 모듈 (E) 및 단말 저항기 (Z) 로의 안테나 엘리먼트들 (A1, A2, A3 및 B1, B2, B3, B4) 의 할당에 의존하여, 총 특성 (Gc) 의 결합된 방향적 특성이 송신 특성 (Sc) 및 수신 특성 (Ec) 의 결합으로부터 획득된다. 그 다음에, 오브젝트에 대한 방향은, 방향 (DIR) 의 할당된 각도에 대한 도 15에서의 RSSI 곡선 (1503) 의 최대치 (RSSI=max) 로부터 직접 따른다.
도시되지 않은 일 예에 따르면, 본 발명에 따른 방법은 다른 차량들에 의해 차단되는 것에 대해 보호하는 방법으로서 사용된다. 특히 도시들에서, 차량이 좁은 주차 공간에서 다른 차량들에 의해 차단되는 문제는 종종 일어난다. 이는, 한편으로는, 방금 차단된 차량의 운전자에게 라디오 링크 가능 로킹 디바이스를 통해 시그널링될 수도 있거나, 또는, 다른 한편으로는, 주차하는 차량이 그것의 현재 포지션에 남아 있으면 차단된 차량이 더 이상 주차 공간 밖으로 운전할 수 없다는 것을 주차하는 차량이 알게 하기 위해 차단된 차량이 가청의 경고를 트리거한다. 가청의 경고에 대한 대안으로서, 차단된 차량의 앞유리 세척 시스템이 활성화될 수 있고 - 주차하는 운전자는 주의 및 안전을 이유로 앞유리 세척 시스템을 갑자기 활성화시키는 이 유형의 차량으로부터 일반적으로 큰 거리를 유지한다.
마찬가지로 도시되지 않은 추가 예에 따르면, 본 발명에 따른 방법은 본 발명에 따른 디바이스가 제공된 차량으로의 접근을 검출하는 방법으로서 사용된다. 차량 속으로 들어간 후에 일반적으로 차량 전자기기들이 사용할 준비가 되기 전에 시간이 좀 지나야 한다. 운전자는 가능한 한 이 기간이 없다고 인지할 것이기 때문에, 차량 전자기기들의 활성화 시간은 예를 들면 문이 열리는 시간까지 가능한 한 당겨지게 된다. 본 발명에 따른 방법으로, 운전자는 그가 차량에 접근할 때가 미리 인지될 수 있고 차량 전자기기들은 이 시간에 이미 활성화될 수 있다.
마찬가지로 도시되지 않은 추가 예에 따르면, 본 발명에 따른 방법은 누군가가 주차된 상태의 차량에 접근하는 경우에만 경보 체계를 활성화시키는데 사용된다. 그러므로 그 경보 체계는 차량의 부근에 아무도 위치해 있지 않으면 비활성화될 수 있다.
도시되지 않은 추가 예에 따르면, 본 발명에 따른 방법은, 주차된 상태의 차량에 사람이 접근하는 경우에, 예컨대 윈도 와인더와 같은 차량 액추에이터를 간단히 활성화시키는데 사용된다. 따라서, 접근하는 사람은 차량의 소유자가 부근에 있고, 예상된 전개 (scenario) 를 관찰하고 있다는 느낌을 받는다. 이는 차량 도난을 방지한다.
도시되지 않은 추가 예에 따르면, 본 발명에 따른 방법은 자전거 타는 사람들을 보호하는데 사용되는데, 교통 정체 (stop-and-go traffic) 시의 자동차 운전자가 우측에서 추월하는 자전거 타는 사람들에 의해 자주 놀라기 때문이다. 상기 자전거 타는 사람들은 예측되지 않는 방향으로부터, 주로 사각 지대에서 접근하며, 그래서 그 자전거 타는 사람들은 거의 고려되지 않을 수 있다. 본 발명에 따른 방법은, 안테나 배열체가 일반적으로 배치되어 있는 차량 지붕으로부터 자전거 타는 사람들이 먼저 감지될 수 있으므로, 예컨대 초음파 센서들이 응답하기 전에도 이러한 접근을 검출할 수 있다.
도시되지 않은 추가 예에 따르면, 본 발명에 따른 방법은 사각 지대 경고를 위해 사용되며, 이로 인해, 차량이 사각지대에서 접근하면, 그것은 본 발명에 따른 방법에 의해 감지되고 대응하는 경고가 외부 거울에서 나타난다.
도시되지 않은 추가 예에 따르면, 본 발명에 따른 방법은 거리 및 속력 레귤레이터로서 사용되며, 이로 인해 전방에서 이동하는 차량은 본 발명에 따른 방법에 의해 근접 접근의 경우에 감지되어서, 충돌을 방지하도록 속력이 자동으로 감소될 수 있다.

Claims (33)

  1. 통신 신호들에 의한 오브젝트들 (62, 707, 84, 96) 의 포지션 결정을 위한 방법으로서,
    무선 통신을 할 수 있는 트랜시버가 통신 신호들을 송신하며, 상기 트랜시버 (51) 는 동시 송신 및 수신을 할 수 있고, 상기 통신 신호들은 신호 전파 영역 (propagation zone) 의 적어도 하나의 오브젝트 (62, 707, 84, 96) 상에서의 반사 신호들로서 적어도 부분적으로 반사되고 상기 트랜시버 (51) 는 상기 반사 신호들을 수신하며,
    상기 반사 신호들 및/또는 상기 통신 신호들의 위상 정보가 결정되는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 오브젝트 (62, 707, 84, 96) 에 대한 거리 및/또는 방향이 상기 위상 정보로부터 결정되는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위상 정보는 상기 반사 신호들의 차동 위상들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수신된 반사 신호 및/또는 송신된 통신 신호는 선행 성분 (I) 및 후행 성분 (Q) 으로 분리되며, 상기 선행 성분 (I) 의 위상은 영향을 받지 않은 채 남아 있고 상기 후행 성분 (Q) 의 위상은 90°만큼 지연되는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    차동 위상들은 상기 통신 신호 및 연관된 반사 신호의 혼합에 의해 또는 2 개의 상이한 반사 신호들의 혼합에 의해, 특히 복소 켤레 곱셈에 의해 및/또는 크로스오버 곱셈에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랜시버 (51) 는 적어도 2 개의 상이한 주파수들 (f1, f2) 상에서 통신 신호들을 송신하는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 오브젝트 (62, 707, 84, 96) 에 대한 거리가 상기 적어도 2 개의 상이한 주파수들 (f1, f2) 에 의해 생성된 위상 정보로부터 결정되는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 적어도 2 개의 주파수들 (f1, f2) 은 공통 통신 수단의 2 개의 상이한 통신 채널들인 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통신 신호들 및 상기 반사 신호들은 상기 트랜시버 (51) 의 적어도 2 개의 전기적으로 독립적인 안테나 엘리먼트들 (101, 403, 404, 701, 702, 81, 82, 91, 92, 93, 94, 1101, 1102, 1103, 1104, A1, A2, A3, B1, B2, B3, B4) 에 의해 수신되며, 특히, 상기 위상 정보는 상기 적어도 2 개의 안테나 엘리먼트들 (101, 403, 404, 701, 702, 81, 82, 91, 92, 93, 94, 1101, 1102, 1103, 1104, A1, A2, A3, B1, B2, B3, B4) 에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 통신 신호들 및 상기 반사 신호들은 상기 트랜시버 (51) 의 4 개의 전기적으로 독립적인 안테나 엘리먼트들 (101, 403, 404, 701, 702, 81, 82, 91, 92, 93, 94, 1101, 1102, 1103, 1104, A1, A2, A3, B1, B2, B3, B4) 에 의해 수신되며, 특히, 상기 위상 정보는 상기 4 개의 안테나 엘리먼트들 (101, 403, 404, 701, 702, 81, 82, 91, 92, 93, 94, 1101, 1102, 1103, 1104, A1, A2, A3, B1, B2, B3, B4) 에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 오브젝트 (62, 707, 84, 96) 에 대한 방향은 상기 적어도 2 개의 안테나 엘리먼트들에 의해 생성된 상기 위상 정보로부터 결정되는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오브젝트 (62, 707, 84, 96) 에 대한 방향 및 거리는 2 개의 주파수들 (f1, f2) 의 차동 위상들 및 2 개의 안테나 엘리먼트들 (101, 403, 404, 701, 702, 81, 82, 91, 92, 93, 94, 1101, 1102, 1103, 1104, A1, A2, A3, B1, B2, B3, B4) 에 대한 차동 위상들의 시간적으로 교번하는 평가에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랜시버 (51) 는 통신 참가자들 (62) 과, 특히 교통 참가자들 (62) 과, 및 인프라 (infrastructure) 디바이스들과 통신하는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오브젝트들 (62, 707, 84, 96) 은 교통 참가자들 (62), 특히 차량들 (62), 자전거 타는 사람들 및 보행자들, 인프라 디바이스들 및 통신 참가자들인 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랜시버 (51) 는 상기 신호 전파 영역의 상기 적어도 하나의 오브젝트 (62, 707, 84, 96) 에 대한 도플러 주파수를 각각 결정하는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 도플러 주파수는 도플러 위상으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 도플러 주파수는 저역 통과 필터 (116, 117, 300, 303, 327, 1325, 1326, 1327, 1328, 1329, 1330, 1331, 1332, 1333, 1334, 1335, 1336, 1339, 1340, 1341, 1342) 에 의해, 특히 디지털 저역 통과 필터 (116, 117, 300, 303, 327, 1325, 1326, 1327, 1328, 1329, 1330, 1331, 1332, 1333, 1334, 1335, 1336, 1339, 1340, 1341, 1342) 에 의해 필터링되는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 오브젝트 (62, 707, 84, 96) 의 이동 경로는 다수의 결정된 거리들 및 방향들로부터 생성되는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수신된 상기 통신 신호들에서 전송되는 데이터 (51) 는 적어도 비례적으로 평가되는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    통신 참가자의 결정된 포지션은 상기 통신 참가자에 의해 전송된 메시지 내에 포함된 포지션 데이텀과 정렬되고 상기 포지션 데이텀이 상기 결정된 포지션과 충돌하지 않으면 확증되는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전송되는 데이터 및/또는 결정된 포지션들은 적어도 하나의 운전자 지원 시스템 (104) 으로 포워딩되는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    운전자 지원 시스템 (104) 은 자동 제동 개입 및/또는 자동 조향 (steering) 개입 및/또는 운전자에 대한 경보를 수행하도록 설계되고, 특히, 거리 및 속력 레귤레이터인 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트랜시버 (51) 는 정보 콘텐츠가 없는 통신 신호들을 송신하고 및/또는 상기 정보 콘텐츠가 유효하게 남아 있는 통신 신호들을 여러 번 연속하여 송신하는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사 신호의 수신 전력이 평가되는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 오브젝트 (62, 707, 84, 96) 의 클래스가 거리 및 수신 전력으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  26. 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오브젝트 (62, 707, 84, 96) 에 대한 거리 및/또는 방향은 적어도 2 개의 안테나 엘리먼트들 (101, 403, 404, 701, 702, 81, 82, 91, 92, 93, 94, 1101, 1102, 1103, 1104, A1, A2, A3, B1, B2, B3, B4) 에 의해 수신된 전자기장 세기로부터 형성된 비로부터 결정되는 것을 특징으로 하는, 통신 신호들에 의한 오브젝트들의 포지션 결정을 위한 방법.
  27. 오브젝트들 (62, 707, 84, 96) 의 통신 신호 기반 포지션 결정을 위한 디바이스로서,
    통신 신호들의 무선 송신을 위한 송신 모듈 (100) 및 통신 신호들 및 반사 신호들의 무선 수신을 위한 수신 모듈 (102) 을 갖는 트랜시버 (51) 를 포함하며, 상기 반사 신호들은 상기 통신 신호들의 전파 영역의 오브젝트들 (62, 707, 84, 96) 상에서 적어도 부분적으로 반사되며, 상기 트랜시버 (51) 는 동시 송신 및 수신을 할 수 있고, 상기 트랜시버 (51) 는 안테나 배열체 (antenna arrangement) 를 포함하며,
    상기 디바이스는 위상 평가 수단 (1337, 1338, 1366) 에 의해 상기 반사 신호들 및/또는 상기 통신 신호들의 위상 정보를 결정하고 특히 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하는 것을 특징으로 하는, 오브젝트들의 통신 신호 기반 포지션 결정을 위한 디바이스.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 디바이스는 거리 결정 수단 (1368, 1369, 1371) 에 의한 거리 및/또는 방향 결정 수단 (1340, 1343, 1347, 1341, 1344, 1348) 에 의한 상기 적어도 하나의 오브젝트 (62, 707, 84, 96) 에 대한 방향을 상기 위상 정보로부터 결정하는 것을 특징으로 하는, 오브젝트들의 통신 신호 기반 포지션 결정을 위한 디바이스.
  29. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
    상기 안테나 배열체는 상기 통신 신호들 및/또는 상기 반사 신호들의 유입 방향을 결정하기 위한 방향적 특성을 가지는 것을 특징으로 하는, 오브젝트들의 통신 신호 기반 포지션 결정을 위한 디바이스.
  30. 제 27 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나 배열체는 적어도 2 개의 안테나 엘리먼트들 (101, 403, 404, 701, 702, 81, 82, 91, 92, 93, 94, 1101, 1102, 1103, 1104, A1, A2, A3, B1, B2, B3, B4) 로 구성되는 것을 특징으로 하는, 오브젝트들의 통신 신호 기반 포지션 결정을 위한 디바이스.
  31. 제 27 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    안테나 엘리먼트들 (101, 403, 404, 701, 702, 81, 82, 91, 92, 93, 94, 1101, 1102, 1103, 1104, A1, A2, A3, B1, B2, B3, B4) 은 스위칭 엘리먼트들 (SW1, SW2) 을 통해 상기 송신 모듈 (100, S) 에 및/또는 상기 수신 모듈 (102, E) 에 및/또는 단말 저항기 (Z) 에 할당가능하고 방향적 특성은 상기 할당에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는, 오브젝트들의 통신 신호 기반 포지션 결정을 위한 디바이스.
  32. 제 27 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    안테나 엘리먼트들 (101, 403, 404, 701, 702, 81, 82, 91, 92, 93, 94, 1101, 1102, 1103, 1104, A1, A2, A3, B1, B2, B3, B4) 은 멀티 빔의 별 모양 (multi-beam star) 및/또는 다각형, 특히 직사각형으로 배열되고, 및/또는 비발디 뿔들 (Vivaldi horns) 로서 형성되고 및/또는 금속 튜브 반사체를 방사상으로 둘러싸고 및/또는 협대역 패치 엘리먼트들로서 형성되고 및/또는 등을 댄 (back-to-back) 배열로 정렬되는 것을 특징으로 하는, 오브젝트들의 통신 신호 기반 포지션 결정을 위한 디바이스.
  33. 인프라 디바이스 및/또는 교통 참가자, 특히 모터 차량 (61, 62) 및/또는 모터사이클 및/또는 자전거 및/또는 전기자전거 (pedelec) 및/또는 보행자에서의 제 27 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 기재된 디바이스의 용도.
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