KR20180132853A - 자동차용 레이더 센서 장치, 운전자 보조 시스템, 자동차, 및 물체 감지 방법 - Google Patents

자동차용 레이더 센서 장치, 운전자 보조 시스템, 자동차, 및 물체 감지 방법 Download PDF

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KR20180132853A KR1020187032563A KR20187032563A KR20180132853A KR 20180132853 A KR20180132853 A KR 20180132853A KR 1020187032563 A KR1020187032563 A KR 1020187032563A KR 20187032563 A KR20187032563 A KR 20187032563A KR 20180132853 A KR20180132853 A KR 20180132853A
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프랑크 지킹거
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발레오 샬터 운트 센소렌 게엠베아
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Abstract

본 발명은 자동차(1)의 주위 영역(6) 내의 물체(O1, O2)를 감지하기 위한 자동차(1)용 레이더 센서 장치(4)에 관련되고, 송신 신호를 방출하기 위한 적어도 2개의 송신 안테나(Tx1, Tx2)를 갖는 안테나 구성(8)을 포함하고, 적어도 2개의 송신 안테나(Tx1, Tx2)의 송신 특성(Sx1, Sx2)의 각각의 주 방사 방향(HSx1, HSx2)은 상이한 앙각(Ω) 및 상이한 방위각(Ψ)을 가지며, 안테나 구성(8)은 주위 영역(6) 내에서 반사된 송신 신호를 수신 신호로서 수신하기 위한, 송신 안테나(Tx1, Tx2)로부터 분리된 적어도 2개의 수신 안테나(Rx1, Rx2)를 갖고, 적어도 2개의 수신 안테나(Rx1, Rx2)의 수신 특성(Dx1, Dx2)의 각각의 주 방사 방향(HDx1, HDx2)은 상이한 앙각(Ω)을 갖는다. 본 발명은 또한 운전자 보조 시스템(2), 자동차(1), 및 방법에 관련된다.

Description

자동차용 레이더 센서 장치, 운전자 보조 시스템, 자동차, 및 물체 감지 방법
본 발명은 자동차의 주변 영역 내의 물체를 감지하기 위한 자동차용 레이더 센서 장치에 관련되고, 송신 신호를 방출하기 위한 적어도 2개의 송신 안테나를 갖는 안테나 구성을 포함하며, 적어도 2개의 송신 안테나의 송신 특성의 각각의 주 방사 방향은 상이한 앙각 및 방위각을 갖는다. 본 발명은 또한 운전자 보조 시스템, 자동차, 및 방법에 관련된다.
전형적으로 레이더 센서 장치는 자동차에서 자동차의 주위 영역 내의 물체 및/또는 장애물을 검출하기 위해 사용된다. 이 목적을 위해, 레이더 센서 장치 또는 레이더 센서는 송신 안테나를 가지며, 이것은 전자기파의 형태로 송신 신호를 방출한다. 방출된 송신 신호는 주위 영역 내의 물체 상에서 반사되고, 반사된 송신 신호는 송신 안테나 자체에 의해 또는 별도의 수신 안테나에 의해 수신 신호 또는 에코 신호로서 수신된다. 물체에 관한 정보, 예를 들면, 자동차에 대한 물체의 위치 및 자동차에 대한 물체의 속도 및 각도는 송신 신호 및 수신 신호로부터 얻어질 수 있다. 이 경우, 수평각 또는 방위각 및 수직각 또는 앙각의 둘 모두가 감지된다. 물체의 위치를 특정하는 각도 분해에 사용되는 이러한 레이더 센서는, 예를 들면, WO 2015/028175 A1로부터 공지되어 있다. 이 레이더 센서는 2개의 송신 안테나를 포함하며, 여기서 송신 안테나는 그 동작 방향이 고도 및 방위에 있어서 서로 다르다.
이들 정보는, 예를 들면, 적응 주행 제어장치(automatic adaptive cruise control), 차선 변경 보조장치 등의 자동차의 운전자 보조 시스템에 공급될 수 있다. 레이더 센서로부터의 정보도 또한 장애물과 자동차의 충돌이 임박한 경우에 자동 비상 자동 제동 절차를 시작하기 위해 비상 자동 제동 보조장치에서 사용된다. 그러나, 이러한 용도의 경우, 맨홀 뚜껑과 같이 자동차 아래의 지면 상에 위치된 물체나, 신호대와 같이 자동차 위의 물체에 대해서는 비상 제동이 행해지지 않도록 상정되어 있므로 물체의 앙각 측정은 특히 중요하다. 이러한 물체는 그 재료 및 형상으로 인해 송신 신호 또는 레이더 신호를 잘 반사하지만 자동차에 대한 장애물은 아니다.
본 발명의 목적은 어떻게 자동차의 주위 영역 내의 물체의 앙각 및 방위각을 특히 정확하고 확실하게 결정할 수 있는가에 대한 해결책을 제공하는 것이다.
이 목적은 본 발명에 따라 각각의 독립항에 따른 특징을 갖는 레이더 센서 장치, 운전자 보조 시스템, 자동차, 및 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시형태는 종속항, 설명, 및 도면의 주제이다.
자동차의 주위 영역 내의 물체를 감지하기 위해 사용되는 본 발명에 따른 레이더 센서 장치의 하나의 실시형태에서, 이 레이더 센서 장치는 안테나 구성을 갖고, 이 안테나 구성은 특히 송신 신호를 방출하기 위한 적어도 2개의 송신 안테나를 포함한다. 특히, 적어도 2개의 송신 안테나의 송신 특성의 각각의 주 방사 방향은 상이한 앙각 및 상이한 방위각을 갖는다. 또한, 안테나 구성은, 특히, 주위 영역 내에서 반사된 송신 신호를 수신 신호로서 수신하기 위한, 송신 안테나로부터 분리된 적어도 2개의 수신 안테나를 가지며, 적어도 2개의 수신 안테나의 수신 특성의 각각의 주 방사 방향은 상이한 앙각을 갖는다.
자동차의 주위 영역 내의 물체를 감지하기 위한 자동차용 레이더 센서 장치는, 바람직하게는, 송신 신호를 방출하기 위한 적어도 2개의 송신 안테나를 포함하는 안테나 구성을 갖는다. 적어도 2개의 송신 안테나의 송신 특성의 각각의 주 방사 방향은 상이한 앙각 및 상이한 방위각을 갖는다. 또한, 안테나 구성은 주위 영역 내에서 반사된 송신 신호를 수신 신호로서 수신하기 위한, 송신 안테나로부터 분리된 적어도 2개의 수신 안테나를 가지며, 적어도 2개의 수신 안테나의 수신 특성의 각각의 주 방사 방향은 상이한 앙각을 갖는다.
이러한 레이더 센서 장치는 자동차 상에 배치될 수 있는데, 여기서 예를 들면, 하나의 레이더 센서 장치는 자동차의 전방 영역에 배치되고, 추가의 레이더 센서 장치는 자동차의 후방 영역에 배치될 수 있다. 특히, 물체의 방위각 및 물체의 앙각이 이 레이더 센서 장치에 의해 결정될 수 있다. 이 경우, 특히 방위각은, 예를 들면, 차량의 종축선과 차량의 횡축선에 걸쳐 있는 수평면 내의 수평각이다. 이 경우, 방위각은, 기준 축선, 예를 들면, 차량의 종축선에 관련된다. 앙각은, 예를 들면, 차량의 종축선과 차량의 수직 축선에 걸쳐 있는 수직면 내의 수직각이다. 앙각도 또한 기준 축선, 예를 들면, 차량의 종축선에 관련된다. 이 경우, 앙각의 기준 축선은, 특히, 자동차의 도로에 평행한 자동차 상의 레이더 센서 장치의 설치 높이에서 연장된다. 앙각은 자동차의 도로 위의 물체의 높이를 설명한다.
이 경우, 레이더 센서 장치는 다수의 송신 안테나 및 수신 안테나를 포함하는 안테나 구성을 갖는다. 송신 안테나 및 수신 안테나는, 예를 들면, 공통의 안테나 보드 상에 서로 개별적으로 배치될 수 있다. 이 경우, 송신 안테나 및 수신 안테나는 각각 일군의 안테나 요소를 가질 수 있다. 특히, 이 경우, 송신 안테나는 연속적으로 사용되어 측정을 수행하는 반면, 수신 안테나는 동시에 사용되어 측정을 수행한다. 다시 말하면, 이것은 송신 안테나는 연속적으로 작동하여 각각의 송신 신호를 방출하고, 모든 수신 안테나는 동시에 작동하여 각각의 활성 송신 안테나에 의해 방출된 반사된 송신 신호를 수신함을 의미한다. 소위 디지털 빔포밍(digital beamforming)에 의해, 수신 안테나는 방위각을 측정할 수 있다. 이 경우, 방위각은, 특히, 방출된 송신 신호와 수신된 수신 신호 사이의 위상 시프트로부터 결정된다. 앙각은, 특히, 방출된 송신 신호와 수신된 수신 신호의 신호 레벨 또는 진폭의 파워 비교로부터 결정된다.
이 경우, 2개의 송신 안테나는 방위 및 고도 둘 모두에서 상이한 지향성을 갖는다. 방위에 있어서의 지향성은 수평면 내에서의 송신 특성 또는 송신 안테나의 방향 특성을 설명하는 수평 안테나 다이어그램으로부터 얻어진다. 방위에 있어서, 송신 안테나는, 이 경우, 지향성, 특히 지향성의 주 로브(main lobe)가 배향되는 주 방사 방향의 상이한 수평 성분을 갖는다. 따라서, 송신 특성의 주 방사 방향은 기준 축선에 대해 상이한 방위각을 갖는다. 따라서, 송신 특성들은 각각의 방위각을 중심으로 기준 축선에 대해 수평으로 선회된다. 고도에 있어서의 지향성은 수직면 내에서의 송신 안테나의 방향 특성을 설명하는 수직 안테나 다이어그램으로부터 얻어진다. 송신 안테나는 고도에 있어서의 주 방사 방향의 상이한 수직 성분을 갖는다. 따라서, 송신 특성의 주 방사 방향도 기준 축선에 대해 상이한 앙각을 가지므로, 송신 특성들은 각각의 앙각을 중심으로 기준 축선에 대해 수직으로 선회된다.
이는 제 1 송신 안테나의 제 1 송신 특성이 제 1 방위각 범위 및 제 1 앙각 범위를 커버하고, 제 2 송신 안테나의 제 2 송신 특성이 제 2 방위각 범위 및 제 2 앙각 범위를 커버함을 의미한다. 이 경우, 각도 범위는 영역 내에서 중첩될 수 있다. 그 결과, 송신 신호는 2개의 송신 안테나에 의해 자동차의 주위 영역의 상이한 부분 주위 영역 내로 방출된다.
또한, 수신 안테나도 고도에 있어서의 상이한 지향성을 갖는다. 적어도 2개의 수신 안테나 수신 특성 또는 방향 특성은 상이한 앙각을 따라 배향되므로 상이한 앙각 범위를 커버한다. 따라서, 수신 특성도 각각의 수신 특성에 관련된 앙각을 중심으로 기준 축선에 대해 수직으로 선회된다. 따라서, 2개의 수신 특성의 앙각 범위에 의해 얻어지는 레이더 센서 장치의 수직 수신 범위 또는 시각 범위는 수신 특성의 선회에 의해 확대된다. 이는 레이더 센서 장치의 시각 범위의 수직 개구각(vertical aperture angle)이 확대되고, 따라서 앙각 측정이 수신 안테나 및 이 수신 안테나와 관련된 수신 채널에 의해 고도의 각도 분해능(angle resolution)으로 수행될 수 있음을 의미한다.
특히, 이 경우, 적어도 2개의 수신 안테나의 수신 특성의 각각의 주 방사 방향의 방위각은 동일하게 형성된다. 이는 수신 안테나의 각각이 동일한 방위각 범위를 커버함을 의미한다. 그러나, 수신 특성은 고도에 있어서 수신 안테나 중 하나에서 수정되므로, 수신 안테나는 상이한 앙각 범위를 커버하게 된다. 이 경우, 수신 안테나에 의해 커버되는 방위각 범위(이는 레이더 센서 장치의 수평 시각 범위를 나타냄)는 수평 개구각으로 표시된다. 이상적으로 수평 개구각은, 예를 들면, 180°일 수 있으므로, 레이더 센서 장치에 인접한 절반의 공간이 커버된다. 따라서, 이 경우, 레이더 센서 장치가 자동차 상에 설치된 상태에서, 방위각 범위는 준-전방향성으로(quasi-omnidirectionally) 형성된다. 수직 방향에서의 물체의 더 우수한 검출가능성은 고도에 있어서의 방향 특성을 수정함으로써 달성되지만, 특히 수평 방향의 검출가능성은 부정적인 영향을 받지 않는다. 이는 앙각 측정에 더하여 방위각 측정은 수신 안테나에 의해 확실하게 그리고 특히 디지털 빔포밍에 의한 센서 성능의 제한 없이 수행될 수 있음을 의미한다. 따라서, 레이더 센서 장치는 특히 신뢰성이 높아지게 된다.
제 1 송신 안테나의 제 1 송신 특성의 제 1 주 방사 방향 및/또는 제 1 수신 안테나의 제 1 수신 특성의 제 1 주 방사 방향은, 특히 바람직하게는, 자동차의 도로에 평행하게 배향되는 기준 축선에 대해 0°의 제 1 앙각을 갖는다. 제 2 송신 안테나의 제 2 송신 특성의 제 2 주 방사 방향 및 제 2 수신 안테나의 제 2 수신 특성의 제 2 주 방사 방향은, 바람직하게는, 0°와 다른 각각의 제 2 앙각을 갖는다. 이 경우, 기준 축선은 자동차의 도로에 평행한 레이더 센서 장치의 설치 높이에서 연장되고, 따라서 제 1 송신 안테나 및 제 1 수신 안테나의 각각의 주 방사 방향도 자동차의 도로에 평행하게 연장된다. 제 2 송신 안테나 및 제 2 수신 안테나의 각각의 제 2 주 방사 방향은 기준 축선에 대해, 그리고 이에 따라 수평면에 대해 경사지게 배향된다.
이 경우, 제 2 송신 안테나의 제 2 주 방사 방향 및 제 2 수신 안테나의 제 2 주 방사 방향은 상이한 앙각 또는 동일한 앙각을 가질 수 있다. 제 2 앙각은, 예를 들면, 양의 값일 수 있으므로, 각각의 제 2 주 방사 방향은 도로의 방향으로 하방으로 경사지게 배향된다. 제 2 송신 특성을 도로의 방향으로 배향시킴으로써, 도로 영역이 감지 및/또는 조사(illumination)될 수 있으므로, 특히 도로의 방향으로 배향된 제 2 수신 특성과의 조합으로, 지면에 근접한 물체를 더 양호하게 검출할 수 있다. 이러한 물체의 향상된 검출가능성으로 인해, 이들 물체는 물체의 앙각의 분석에 의해, 특히, 자동차가 그 위로 지나갈 수 있는 물체, 예를 들면, 맨홀 뚜껑으로서, 또는 자동차에 대한 장애물, 예를 들면, 다른 차량으로서 분류될 수 있다. 제 2 앙각은, 예를 들면, 음의 값일 수 있으므로, 각각의 제 2 주 방사 방향은 하늘 방향으로 상방으로 경사지게 배향된다. 제 2 송신 특성을 하늘 방향으로 배향시킴으로써, 자동차의 대각선으로 상방의 영역이 감지 및/또는 조사될 수 있으므로, 특히 하늘 방향으로 배향된 제 2 수신 특성과의 조합으로, 자동차 위의 물체를 더 양호하게 검출할 수 있다. 이러한 물체의 향상된 검출가능성으로 인해, 이들 물체는 물체의 앙각의 분석에 의해, 특히, 자동차가 그 아래로 지나갈 수 있는 물체, 예를 들면, 신호대로서, 또는 자동차에 대한 장애물, 예를 들면, 트럭으로서 분류될 수 있다. 제 2 앙각은 10° 내지 20° 사이의 절대값을 가질 수 있다.
이 경우, 특히 제 2 수신 특성의 수직 개구각은 제 1 수신 특성의 수직 개구각보다 크게 형성된다. 이는 제 2 수신 안테나의 수신 특성이, 한편으로는, 고도에 있어서 확대되고, 다른 한편으로는, 예를 들면, 주 방사 방향에 있어서 도로 방향인 하방으로 선회된다는 것을 의미한다. 따라서, 제 2 수신 특성에 의해 커버되는 제 2 앙각 범위가 확대되고, 따라서 특히 제 2 송신 안테나의, 하방으로 선회된 제 2 송신 특성과의 조합에 의해, 지면에 근접한 물체의 검출가능성이 상당히 향상될 수 있다.
제 1 수신 특성의 주 방사 방향과 제 2 수신 특성의 주 방사 방향 사이의 앙각 차이 및/또는 제 1 수신 특성의 수직 개구각에 대한 제 2 수신 특성의 수직 개구각은 제 2 수신 안테나에 의해 수신된 수신 신호가 제 1 수신 안테나에 의해 수신된 수신 신호에 대해 최대 6㏈의 댐핑(damping)을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 제 1 수신 안테나 및 제 2 수신 안테나에 의해 수신된 수신 신호는, 특히, 동일한 송신 신호의 반사로부터 유래한다. 이 경우, 본 발명은 관련된 수신 채널 상의 제 2 수신 안테나의 진폭을 최대 6㏈ 만큼 감쇄시키는 것이 방위각 측정에 부정적인 영향을 미지치 않는다는 발견에 기초한다. 이는 방위각 측정이 본 발명에 따른 레이더 센서 장치를 사용하여 확실하고 정확하게 수행될 수 있는 반면, 특히, 자동차 상의 레이더 센서 장치의 설치 높이에 위치되는 물체 또는 표적에 대해 최대 6㏈의 감쇄 또는 댐핑이 발생되는 경우에 앙각 측정은 더 정확하게 수행될 수 있음을 의미한다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 안테나 구성은 제 3 수신 안테나 및 제 4 수신 안테나를 갖고, 여기서 제 3 수신 안테나 및 제 4 수신 안테나의 수신 특성의 제 3 주 방사 방향 및 제 4 주 방사 방향은 제 1 앙각을 가지며, 모든 수신 특성의 주 방사 방향의 방위각 및 모든 수신 특성의 수평 개구각은 동일하게 형성된다. 다시 말하면, 이는 안테나 구성이 주위 영역으로부터 반사된 송신 신호를 동시에 수신할 수 있는 4개의 수신 안테나를 갖는 것을 의미한다. 방위에 있어서 또는 수평에 있어서, 모든 수신 특성은 특히 동일한 방위각 범위를 커버한다. 이 경우, 모든 수신 특성의 주 방사 방향은 특히 자동차 상에 설치된 상태에서의 레이더 센서 장치의 시선 방향을 따라 배향되고, 시선 방향은 방위각의 기준 축선에 관련된다. 시선 방향이 주행 방향의 반대측인 후방으로 직선적으로 배향되는 후방측에 설치된 레이더 센서의 경우, 시선 방향은 기준 축선을 나타내는 차량의 종축선을 따라 배향된다. 이 경우, 방위각은 0°이다. 수평 방향에서 기준 축선으로부터 편향된 측방으로 경사지게 배향된 시선 방향을 갖는 레이더 센서의 경우, 방위각은 0°와 다르다. 이 경우, 모든 수신 특성의 수평 개구각이 이상적으로는 180°이므로, 모든 수신 특성은 수평면 내에서 레이더 센서 장치에 인접한 절반의 공간을 커버하게 된다. 따라서, 디지털 빔포밍을 통해 확실한 방위각 측정이 보장될 수 있다.
고도에 있어서, 4개의 수신 안테나 중 3개, 즉 제 1 수신 안테나, 제 3 수신 안테나 및 제 4 수신 안테나는, 특히, 도로에 평행하게 배향된 앙각의 기준 축선을 따라 배향된 동일한 앙각 범위를 커버한다. 제 2 송신 안테나는 기준 축선에 대해 경사지게 수직으로 배향된, 따라서 다른 수신 안테나들의 주 방사 방향에 대해 경사지게 수직으로 배향된 앙각 범위를 커버한다. 경사지게 하방으로 배향된 제 2 수신 특성의 경우, 레이더 센서 장치의 설치 높이에 위치되지 않은 물체, 특히 레이더 센서 장치의 설치 높이 아래에 있는 물체가 매우 양호하게 검출되어 분류될 수 있다.
안테나 구성은 제 3 송신 안테나를 갖는 것이 바람직하고, 제 3 송신 안테나의 제 3 송신 특성의 제 3 주 방사 방향은 상기 제 1 앙각을 갖고, 제 2 송신 안테나의 제 2 주 방사 방향의 방위각은 제 1 주 방사 방향의 방위각과 제 3 주 방사 방향의 방위각 사이에 있도록 형성되고, 제 2 송신 특성의 수평 개구각은 제 1 송신 특성 및 제 3 송신 특성의 각각의 수평 개구각보다 크다. 이는, 예를 들면, 제 2 송신 안테나의 방위각이 시선 방향으로 배향된 기준 축선에서 0°이고, 제 2 송신 안테나의 제 2 주 방사 방향이 기준 축선, 예를 들면, 차량의 종축선을 따라 수평면 내에서 연장되는 것을 의미한다. 제 1 송신 특성 및 제 3 송신 특성의 각각의 방위각은, 특히, 절대값이 동일하게 형성되는데, 여기서 제 1 송신 특성은, 예를 들면, 수평 방향의 일측으로 선회되고, 제 3 송신 안테나의 송신 특성은 수평 방향의 타측으로 선회된다. 이 경우, 제 1 송신 특성 및 제 3 송신 특성은 각각의 측방으로 선회되어 집속된다. 따라서, 제 1 송신 안테나 및 제 3 송신 안테나는 섹터화(sectorizing) 송신 안테나이며, 고도에 있어서의 이들의 주 방사 방향은 수평에 위치된다. 이 경우, 제 1 수신 특성 및 제 3 수신 특성의 수평 개구각은 합계로 약 180°의 수평 범위를 커버한다. 이 경우, 제 2 송신 특성의 수평 개구각은 이상적으로 180°이므로, 제 2 송신 특성이 절반의 공간을 조사한다. 따라서, 제 2 송신 안테나의 방향 특성은 방위에 있어서 준-전방향성이며, 예를 들면, 고도에 있어서 지면의 방향으로 경사를 이룬다.
제 2 송신 방향의 제 2 주 방사 방향은 자동차의 도로 방향인 하방으로 경사지게 배향되는 것이 바람직하다. 레이더 센서 장치의 제어 장치는 제 2 송신 안테나에 의해 방출된, 그리고 도로 상에서 반사된, 그리고 수신 안테나 중 적어도 하나에 의해 수신 신호로서 수신된 송신 신호의 검출점 분포의 확장 및/또는 연속에 기초하여 레이더 센서 장치의 블로킹을 인식하기 위한 목적으로 설계된다. 이 실시형태에 따르면, 따라서 레이더 센서 장치는 레이더 센서 장치의 기능성에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 레이더 센서 장치의 블로킹된 상태를 인식하기 위한 목적으로 설계된다. 이러한 블로킹된 상태에서, 레이더 센서 장치는, 예를 들면, 얼음층, 눈층, 또는 먼지층과 같은 오염 퇴적물에 의해 덮여 있으므로, 레이더 신호의 방출 및/또는 수신 시에 방해를 받는다. 블로킹 인식을 위해, 도로는 송신 특성이 도로 또는 지면의 방향인 하방으로 대각선으로 경사를 이루는 제 2 송신 안테나에 의해 조사된다. 도로 상에서 반사된 송신 신호는 수신 안테나 중 적어도 하나에 의해, 특히 수신 특성이 또한 지면의 방향으로 배향된 제 2 수신 안테나에 의해 수신 신호로서 다시 감지된다. 블로킹 인식을 분석하기 위해, 수신 신호에 기초하여 검출점 분포 또는 포인트 클라우드(point cloud)가 결정된다. 검출점 분포는 제 2 송신 안테나의 송신 신호의 지면 상에서의 반사로부터 유래되는 반사점을 포함한다.
검출점 분포를 결정하기 위해, 검출점 또는 반사점의 값들이 자동차에 대한 간격 또는 거리에 대해 작도된다. 이 거리는, 예를 들면, 레이더 신호의 런타임(runtime)으로부터 얻어질 수 있다. 이 경우, 검출점들이 실제로 지면 반사한 것인지의 여부는 3개의 다른 수신 안테나의 수신 신호에 기초하여 타당성 검사 및/또는 검사될 수 있다. 이 경우, 특히 정지된 물체를 나타내는 지면의 측정된 반경 방향 속도와 자동차의 속도 사이의 비는 검출점의 값으로서 확인된다. 이 포인트 클라우드는 방위 방향에 대응하는 포인트 클라우드의 확장을 결정함으로써 분석될 수 있다.
이 경우, 본 발명은 방위 방향에 대한 포인트 클라우드의 최대 확장이 레이더 센서 장치의 수평 시각 범위에 의해 한정된다는 발견에 기초한다. 따라서, 센서가 블로킹되지 않은 경우, 검출점은 전체 수평 시각 범위에 걸쳐 연속적으로 감지될 수 있어야 한다. 방위 방향에 대응하는 포인트 클라우드의 확장이 레이더 센서 장치의 수평 시각 범위에 대응하지 않거나 및/또는 검출점이 전체 수평 시각 범위에 걸쳐서 연속적으로 존재하지 않는 경우, 레이더 센서의 블로킹이 인식된다. 특히, 블로킹의 정도 및/또는 블로킹된 각도 범위는 검출점 분포의 연속 및/또는 확장에 기초하여 확인될 수 있다. 예를 들면, 특정 영역의 포인트 클라우드 내에 검출점이 존재하지 않으면, 관련된 방위각 범위에서 레이더 센서가 감지불능이라고 추측할 수 있다. 예를 들면, 특정 범위의 포인트 클라우드 내에 단지 몇 개의 검출점만이 존재하는 경우, 관련된 방위각 범위에서 레이더 센서의 감지력이 제한된다고 추측할 수 있다.
레이더 센서 장치의 완전 블로킹 또는 부분 블로킹이 인식되면, 자동차 운전자에게 경고 신호가 출력될 수 있어서, 운전자는 레이더 센서 장치의 제한된 기능성에 대한 정보를 취할 수 있다.
제 2 송신 안테나의, 제 2 주 방사 방향을 따라 배향된, 제 2 송신 특성이 사전결정된 0 값 각도(zero value angle)에서 영점(zero point)을 가지면 특히 유리하다는 것이 입증되었다. 이 경우, 0 값 각도는 특히 0 값 방향과 제 2 송신 안테나의 주 방사 방향 사이의 사전결정된 앙각이다. 따라서, 영점은 0 값 방향을 따라 배향된다. 이 경우, 안테나 다이어그램 내에서 방사 에너지가 실제로 0인 모든 점들은 영점으로 지칭된다. 따라서, 제 2 송신 안테나는 0 값 각도에 의해 규정된 0 값 방향을 따라 방사 에너지를 실질적으로 방출하지 않는다. 이는 본질적으로 송신 신호가 반사되지 않고, 따라서 제 2 송신 특성의 영점에 위치되는 물체 상에서 본질적으로 수신 신호가 수신되지 않음을 의미한다. 영점은, 예를 들면, 상이한 위상들로 활성화되는 제 2 송신 안테나의 다수의 송신 안테나 요소에 의해 생성될 수 있다.
레이더 센서 장치의 제어 장치는 수신 안테나 중 적어도 하나에 의해 수신된 수신 신호 및 0 값 각도에 기초하여 물체가 영점에 진입했을 때 물체의 앙각을 결정하기 위한 목적으로 설계된다. 이는 물체의 고도가 물체가 영점에 진입하는 즉시 결정된다는 것을 의미한다. 이 경우, 물체가 예를 들면, 이 물체를 향해 이동하는 레이더 센서 장치를 가진 자동차에 의해 영점 내로 진입하고, 이 경우, 물체는 물체의 고도에 의존하는 자동차에 대한 특정 간격 또는 특정 거리에서 제 2 송신 안테나의 방향 특성으로부터 영점 내로 이동한다. 다시 말하면, 물체가 영점 내로 진입하는 시점은 자동차에 대한 물체의 거리 또는 간격과 물체의 앙각 또는 고도에 의존한다. 물체의 통과는 수신 신호의 신호 진폭의 붕괴에 기초하여 결정될 수 있다. 이 경우, 물체의 고도는 제 2 송신 안테나의 반사된 송신 신호와 영점을 갖지 않는 제 1 송신 안테나 및/또는 제 3 송신 안테나의 반사된 송신 신호의 진폭 비교에 의해 검출된다.
물체의 앙각은 영점에 기초하여 특히 정밀하게 감지될 수 있고, 물체는 감지된 앙각에 기초하여 분류될 수 있다. 제 2 송신 특성이 도로의 방향으로 배향된 경우, 예를 들면, 특히 도로에 근접한 물체가 인식될 수 있고, 자동차가 이 물체 위로 주행할 수 있는지의 여부는 물체의 앙각에 기초하여, 즉 도로 위의 물체의 높이에 기초하여 구별될 수 있다. 물체의 고도가 사전결정된 임계값 미만인 경우, 물체는 자동차가 그 물체 위로 주행할 수 있는 것으로 평가된다. 이 경우, 임계값은, 예를 들면, 레이더 센서 장치에 의해 감지되는, 그리고 도로에 연결되는 지면에 근접한 물체(예를 들면, 맨홀 뚜껑)의 앙각이 임계값 미만인 반면에, 도로에 관하여 이격 배치된 물체, 예를 들면, 다른 자동차의 차체의 앙각 값은 임계값을 초과하도록 선택된다. 영점이, 예를 들면, 하늘 방향으로, 즉 경사진 상방으로 배향된 경우, 자동차가 밑으로 주행할 수 있는 물체, 예를 들면, 신호대는 그 밑으로 자동차가 주행할 수 있는 물체로서 인식되고 분류될 수 있다.
제 2 송신 안테나의 제 2 송신 특성의 제 2 주 방사 방향 및 영점은 자동차의 도로를 향해 경사진 하방으로 배향되는 것이 바람직하고, 레이더 센서 장치의 제어 장치는, 제 2 송신 안테나에 의해 방출되는, 그리고 도로 상에서 반사되는, 그리고 수신 안테나 중 적어도 하나에 의해 수신 신호로서 수신되는 송신 신호에 기초하여, 수신 신호를 기초로 검출된 자동차로부터의 영점의 거리값과 사전결정된 기준값 사이의 편차가 사전결정된 임계값을 초과하는 경우, 레이더 센서 장치의 오정렬을 인식하기 위한 목적으로 설계된다. 사전결정된 기준값은 정확하게 설치된 오정렬되지 않은 레이더 센서의 경우에 영점이 도로 상에 입사하는 거리값에 대응한다. 이 기준값은 예를 들면, 수직 정렬을 검사하기 위해, 즉 고도에 있어서의 레이더 센서 장치의 시선 방향을 검사하기 위해 저장 장치에 저장될 수 있다. 검출점 분포가, 예를 들면, 블로킹 측정과 관련하여 감지되는 경우, 수직 정렬은 검출점 분포에 기초하여 검사할 수 있다. 이 목적을 위해, 검출점 분포 내의 어느 거리에서 검출점이 존재하지 않는지, 즉 검출점 분포 내의 어느 거리에서 신호 붕괴가 발생하는지를 점검한다. 검출점이 발생하지 않는 검출점 분포 내의 이 범위는 제 2 송신 특성의 영점으로부터 얻어진다. 이 범위의 거리가 사전결정된 기준값에 대응하거나 및/또는 허용 범위 내에 있는 경우, 레이더 센서가 정확하게 정렬된 것으로 추정된다. 이 거리값이 서로 어긋나면, 레이더 센서 장치의 오정렬이 인식되고, 예를 들면, 자동차의 운전자에게 경고 신호가 출력된다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 레이더 센서 장치를 갖는 자동차용 운전자 보조 시스템에 관련된다. 운전자 보조 시스템은 레이더 센서 장치에 의해 감지되는, 자동차의 주위 영역 내의 물체의 방위각 및 앙각에 기초하여 보조 기능을 실행할 수 있다. 운전자 보조 시스템은, 특히, 자동 비상 제동 보조장치로서 설계된다. 레이더 센서 장치로부터 물체의 앙각 및 물체의 분류에 기초하여, 운전자 보조 시스템이 비상 제동을 수행해야 할지의 여부가 평가될 수 있다. 예를 들면, 물체가 그 위에서 또는 그 밑에서 자동차의 주행이 가능한 물체로 분류된 경우, 자동차의 자동 비상 제동은 생략될 수 있다. 물체가 그 위에서 또는 그 밑에서 자동차의 주행이 가능하지 않은 물체로, 즉 자동차에 대한 장애물로 분류된 경우, 운전자 보조 시스템은 자동차의 자동 비상 제동을 트리거할 수 있다. 레이더 센서 장치는 블로킹된 상태 및/또는 오정렬을 인식하기 위한 목적으로 설계되었기 때문에, 이 경우, 운전자 보조 시스템은 특히 신뢰성있게 설계된다. 운전자 보조 시스템은 또한 블로킹된 상태 및/또는 오정렬이 존재하면 운전자에게 경고 신호를 출력할 수 있는 출력 장치를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 자동차는 본 발명에 따른 운전자 보조 시스템을 포함한다. 자동차는 특히 승용차로서 설계된다.
본 발명은 또한 적어도 2개의 송신 안테나에 의해 송신 신호가 방출되는 자동차의 주위 영역 내의 물체를 감지하기 위한 방법에 관련되며, 적어도 2개의 송신 안테나의 송신 특성의 각각의 주 방사 방향은 상이한 앙각 및 상이한 방위각을 갖는다. 또한, 주위 영역 내에서 반사된 송신 신호는 송신 안테나로부터 분리된 적어도 2개의 수신 안테나에 의해 수신 신호로서 수신되며, 적어도 2개의 수신 안테나의 수신 특성의 각각의 주 방사 방향은 상이한 앙각을 갖는다.
따라서, 본 발명에 따른 레이더 센서 장치를 참조하여 제시되는 바람직한 실시형태 및 그 장점은 본 발명에 따른 운전자 보조 시스템, 본 발명에 따른 자동차, 및 본 발명에 따른 방법에 적용된다.
"전방", "후방", "위", "아래", "수직", "수평", "경사방향", "방위", "고도" 등의 표현은 자동차 상의 레이더 센서 장치의 적절한 사용 및 적절한 배치의 경우에, 그리고 관찰자가 자동차의 차량 종축선(L)을 따라 자동차의 전방에 서 있는 경우에 위치 및 배향에 대해 특정된다.
본 발명의 추가의 특징은 청구범위, 도면 및 도면의 설명으로부터 얻어진다. 상세한 설명에서 전술한 특징 및 특징의 조합 및 도면의 상세한 설명의 후술하는 특징 및 특징의 조합 및/또는 도면에만 도시된 후술하는 특징 및 특징의 조합은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한 특정의 명시된 조합으로 사용가능할 뿐만 아니라 다른 조합 또는 단독으로 사용가능하다. 따라서, 본 발명의 실시형태는 도면에 명시적으로 도시되지 않고 설명되지 않았으나 설명된 실시형태로부터 분리된 특징들의 조합에 의해 생성될 수 있는 특징을 포함하고 개시하는 것으로 간주된다. 따라서 실시형태 및 특징의 조합은 원래 정식화된 독립 청구항의 모든 특징을 가지지 않는 특징을 개시하는 것으로 간주된다. 또한, 실시형태 및 특징의 조합은 전술한 진술에 의해 청구범위의 참조에 의해 청구범위에 제시된 특징의 조합을 초과하거나 벗어나는 특징을 개시하는 것으로 간주된다.
예시적인 실시형태에 기초하여 그리고 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차의 하나의 실시형태의 개략도를 도시하고;
도 2는 레이더 센서 장치의 안테나 구성의 하나의 실시형태의 개략도를 도시하고;
도 3a 및 도 3b는 도 2의 안테나 구성 중 송신 안테나의 안테나 다이어그램을 도시하고;
도 4는 도 2의 안테나 구성 중 수신 안테나의 안테나 다이어그램을 도시하고;
도 5는 본 발명에 따른 자동차의 하나의 실시형태의 개략 측면도를 도시하고;
도 6은 정지된 물체의 방위각의 검출 중인 자동차의 하나의 실시형태의 개략도를 도시하고;
도 7은 레이더 센서 장치의 오정렬 및/또는 블로킹을 결정하는데 사용되는 검출점 분포의 개략도를 도시한다.
도면에서, 동일하거나 기능적으로 동일한 요소에는 동일한 참조 부호가 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차(1)를 도시한다. 여기서 자동차(1)는 승용차로서 설계된다. 자동차(1)는 운전자 보조 시스템(2)을 포함하고, 이것은, 예를 들면, 자동 비상 제동 보조 시스템 및/또는 자동 적응 주행 제어로서 설계될 수 있다. 운전자 보조 시스템(2)은 운전자 보조 시스템(2)의 레이더 센서 장치(4)와 통신하기 위한 목적으로 설계된 제어 장치(3)를 갖는다. 제어 장치(3)는 여기서 차량측 제어 유닛에 의해 형성될 수 있으나, 이 제어 장치(3)는 레이더 센서 장치(4) 내에 통합될 수도 있다. 이 경우에, 자동차(1)는 2개의 레이더 센서 장치(4)를 가지며, 여기서 제 1 레이더 센서 장치(4)는 자동차(1)의 전방 영역(5)에 배치되어, 자동차(1)의 전방의 자동차(1)의 주위 영역(6)을 모니터링할 수 있고, 제 2 레이더 센서 장치(4)는 자동차(1)의 후방 영역(7)에 배치되어 자동차(1)의 후방의 주위 영역(6)을 모니터링할 수 있다.
레이더 센서 장치(4)는 자동차(1)의 주위 영역(6) 내의 물체를 감지하도록 설계된다. 이 목적을 위해, 각각의 레이더 센서 장치(4)는 송신 신호를 방출하기 위한 적어도 2개의 송신 안테나(Tx1, Tx2) 및 주위 영역(6) 내에서 반사된 수신 신호를 수신하기 위한 적어도 2개의 수신 안테나(Rx1, Rx2)를 갖는 안테나 구성(8)을 갖는다. 물체에 관한 정보, 예를 들면, 물체의 상대 속도 및 위치는 수신 신호로부터 추출될 수 있다. 특히, 물체의 방위각(Ψ)을 측정하기 위한 방위각 측정 및 물체의 앙각(Ω)을 측정하기 위한 앙각 측정은 레이더 센서 장치(4)에 의해 수행될 수 있다. 이 경우, 방위각(Ψ)은 차량 종축선(L) 및 기준 축선에 대한, 예를 들면, 차량 종축선(L)에 대한 차량 횡축선(Q)에 걸쳐 있는 평면 내의 수평각이다. 앙각(Ω)은 차량 종축선(L) 및 기준 축선에 대한, 예를 들면, 다시 차량 종축선(L)에 대한 (도면의 평면에 수직인) 차량 수직 축선(H)에 걸쳐 있는 평면 내의 수직각이다. 앙각(Ω)은 지면 및/또는 자동차(1)의 도로(16) 위의 물체의 높이에 특징을 부여한다.
도 2는 레이더 센서 장치(4)의 안테나 구성(8)의 일 실시형태를 도시한다. 이 경우, 3개의 송신 안테나(Tx1, Tx2, Tx3) 및 4개의 수신 안테나(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4)가 안테나 기판(9) 상에 배치되고, 송신 안테나(Tx1, Tx2, Tx3) 및 수신 안테나(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4)의 기하학적 배치는 단지 예시로서 도시된 것이다. 이 경우에 특히 송신 안테나(Tx1, Tx2)는, 예를 들면, 제어 장치(9)에 의해 전자기파의 형태로 송신 신호 또는 레이더 신호의 순차적 방출을 위해 활성화된다. 이는 송신 안테나(Tx1, Tx2)가 연속적으로 송신 신호를 방출한다는 것을 의미한다. 수신 안테나(Rx1, Rx2)는 수신 신호의 동시 수신을 위해 활성화된다. 이는 수신 안테나(Rx1, Rx2)가 반사된 송신 신호를 동시에 수신한다는 것을 의미한다. 방위각 측정은 디지털 빔포밍에 의해 수신 안테나(Rx1, Rx2)에 의해 수행된다.
이 경우, 제 1 송신 안테나(Tx1), 제 2 송신 안테나(Tx2) 및 제 3 송신 안테나(Tx3)는 방위(A)(도 3a 참조) 및 고도(E)(도 3b 참조)의 둘 모두에서 상이하게 형성된 방향 특성 또는 송신 특성(Sx1, Sx2, Sx3)을 갖는다. 제 1 송신 안테나(Tx1) 및 제 3 송신 안테나(Tx3)는 섹터화 송신 안테나이고, 도 3a의 수평 안테나 다이어그램에 기초하여 도시된 바와 같이 이것은 송신 특성(Sx1, Sx3)의 각각은 제한된 측방으로 정렬된 방위각 범위를 조사 또는 커버하고, 특히 제 2 송신 안테나(Tx2)의 송신 특성(Sx2)은 전체의 절반의 공간을 조사한다. 따라서, 제 2 송신 특성(Sx2)은 전방향성(omnidirectional)으로 지칭될 수 있다. 이 경우, 제 2 송신 안테나(Tx2)의 제 2 송신 특성(Sx2)이 배향되는 제 2 주 방사 방향(HSx2)은, 예를 들면, 차량 종축선(L)을 따라 배향된 기준 축선에 대해 0°의 방위각(Ψ)을 갖는다. 제 2 주 방사 방향(HSx2)에 대하여, 제 1 송신 안테나(Tx1)의 제 1 송신 특성(Sx1)의 제 1 주 방사 방향(HSx1)는 음의 방위각(Ψ)만큼 기울어져 있다. 따라서, 자동차(1) 상의 후방측 상에 배치된 레이더 센서 장치(4)의 경우에 제 1 송신 특성은 자동차(1)의 운전자 측의 방향으로 선회된다. 제 2 주 방사 방향(HSx2)에 대하여, 제 3 송신 안테나(Tx3)의 제 3 송신 특성(Sx3)의 제 3 주 방사 방향(HSx3)는 양의 방위각(Ψ)만큼 기울어져 있고, 따라서 제 3 송신 특성(Sx3)은 자동차(1)의 승객 측의 방향으로 선회된다.
도 3b에 따른 수직 안테나 다이어그램에 기초하여 도시된 바와 같이, 제 1 주 방사 방향(HSx1) 및 제 3 주 방사 방향(HSx3)은 고도(E)에 있어서 수평으로 위치된다. 이는 주 방사 방향(HSx1, HSx2)가 기준 축선, 예를 들면, 차량 종축선(L)에 대해 0°의 앙각(Ω)을 가짐을 의미한다. 따라서, 고도(E)에 있어서, 제 1 송신 안테나(Tx1) 및 제 3 송신 안테나(Tx3)는 동일한 방향 특성(Sx1, Sx3)을 가지며, 이것은 도로(16) 및/또는 지면에 수평하게 그리고 평행하게 집속된다. 그러나, 제 2 송신 안테나(Tx2)는 하방으로 경사진 방향 특성(Sx2)을 가지며, 여기서 이것 또한 영점을 갖는다. 레이더 센서 장치(4)가 자동차(1) 상에 설치된 상태에서, 이 영점(N)은 사전결정된 간격(15)으로 도로(16)에 입사한다(도 5 참조). 그러나, 제 2 방향 특성(Sx2)은 영점(N)을 가질 필요가 없다. 제 2 안테나(Sx2)에 의해, 도로(16)는 규정된 신호 프로파일을 사용하여 조사되며, 이하에서 도 5 내지 도 7과 함께 설명된 바와 같이, 자동차(1) 상에 배치된 레이더 센서 장치(4)의 블로킹 및 수직 오정렬이 인식될 수 있다.
이 경우, 송신 안테나(Tx1, Tx2, Tx3)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 송신 소자(10)를 갖는다. 이 경우, 도 3a 및 도 3b에 도시된 방향 특성(Sx1, Sx2, Sx3)은 송신 소자(10)의 적절한 위상 할당에 의해 생성 및/또는 구현된다. 선회된 제 1 송신 특성(Sx1) 및 제 3 송신 특성(Sx3)을 생성하기 위해, 복수의 열로 배치된 송신 소자(10)는 동위상으로 활성화될 수 있으므로, 방위(A)에 있어서의 지향성 또는 번들링(bundling)은 송신 소자(10)에 의해 방출된 파의 중첩에 의해 얻어진다.
특히, 4개의 수신 안테나(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4)는 방위에 있어서 동일한 수신 특성(Dx1, Dx2, Dx3, Dx4)을 갖는데, 이들은 별도로 도시되지는 않았지만, 특히 방위(A)에 있어서 제 2 송신 특성(Sx2)에 대응한다(도 3a 참조). 다시 말하면, 모든 수신 특성(Dx1, Dx2, Dx3, Dx4)은 제 2 송신 특성(Sx2)의 방위각 범위에 대응하는 동일한 방위각 범위를 커버한다. 이 경우, 수신 특성(Dx1, Dx2, Dx3, Dx4)에 의해 커버되는 방위각 범위는 레이더 센서 장치(4)의 수평 시각 범위에 대응하며, 이것은 특히 자동차(1)에 인접한 절반의 공간을 커버하므로 디지털 빔포밍에 의해 확실한 방위각 측정을 가능하게 한다. 따라서, 수신 특성(Dx1, Dx2, Dx3, Dx4)의 주 방사 방향(HDx1, HDx2, HDx3, HDx4)은 방위(A)에 있어서 동일한 방향을 따라 배향되며, 예를 들면, 기준 축선에 대해 0°의 방위각(Ψ)을 갖는다.
고도(E)(도 4 참조)에 있어서, 제 1 수신 안테나(Rx1), 제 3 수신 안테나(Rx3) 및 제 4 수신 안테나(Rx4)의 3개의 주 방사 방향(HDx1, HDx3, HDx4)은 수평 내에 위치하는 한편, 제 2 수신 안테나(Rx2)의 주 방사 방향(HDx2)는 지면(16)의 방향으로 배향된다. 또한, 제 2 수신 안테나(Rx2)의 수신 특성(Dx2)은 고도(E)에 있어서 확대된다. 따라서, 지면(16) 상의 레이더 센서 장치(4)의 근방에 위치되는 물체의 더 우수한 검출가능성이 수직 방향으로 가능해진다. 하방으로 선회된 송신 특성(Sx2)과 조합하여, 이 수신 안테나(Rx2)는 이러한 목적을 위해 별도의 수신 안테나를 제공할 필요없이 블로킹 인식 및 오정렬 인식과 같은 기능을 구현하는데 사용될 수 있다. 레이더 센서 장치(4)의 수직 시각 범위는 수신 특성(Dx1, Dx2, Dx3, Dx4)에 의해 커버되는 앙각 범위에 기인된다.
이전에는, 일반적으로 수신 안테나(Rx1 내지 Rx4)와 관련된 4개의 모든 수신 채널 상의 비교가능한 높이의 신호 레벨을 얻기 위해, 수신 안테나(Rx1 내지 Rx4)의 경우에 고도에 있어서 대체로 동일한 앙각 범위가 커버되었는데, 이는 그렇지 않으면 방위(A)에 있어서 디지털 빔포밍 시에 모호성이 발생할 수 있기 때문이다. 그러나, 여기서는 이 절차가 수행되지 않는데, 이는 도 2에 도시된 제 2 수신 안테나(Rx2)와 관련된 수신 채널 상의 진폭 변화가 가능한 모호성에 관련하여 방위각 측정의 성능에 최소의 부정적인 영향을 미치는 것을 나타냈기 때문이다. 또한, 이 수신 채널의 진폭의 최대 6㏈까지의 감쇄(12)는 부정적인 영향을 미지치 않음을 나타낼 수 있었다. 이 발견을 이용하여 고도(E)에 있어서 제 2 수신 안테나(Rx2)의 제 2 수신 특성(Dx2)을 수정하였다. 방향 특성(Dx2)은 고도(E)에 있어서 확대되며, 동시에 이것의 주 방사 방향(HDx2)은 지면(16)의 방향으로 경사지므로, 자동차(1) 상의 레이더 센서 장치(4)의 설치 높이의 물체 또는 표적에 대해 최대 6㏈의 감쇄(12)가 얻어진다.
제 2 수신 안테나(Rx2)의 수신 특성(Dx2)의 수정은 제 2 수신 안테나(Rx2)의 수신 소자(11)의 총수의 감소와 조합하여, 예를 들면, 제 2 수신 안테나(Rx2)의 개별 수신 소자(11)(도 2 참조)의 선형 위상 할당에 의해 달성될 수 있다. 이 경우, 특히 수신 안테나(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4)에 대해서는 4개의 수신 안테나(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4)의 위상 중심이 모두 도 2에 도시된 수직 방향으로 동일한 높이에 위치되는 배열이 적용된다. 도 2에 도시된 수평 방향에서, 송신 신호의 파장(λ)에 의존하여 특정 간격 d1, d2, d3가 적용되는데, d1 = λ, 여기서 d1은 제 1 수신 안테나(Rx1)와 제 2 수신 안테나(Rx2) 사이의 간격이고, d2 = 1.5λ, 여기서 d2는 제 1 수신 안테나(Rx1)와 제 3 수신 안테나(Rx3) 사이의 간격이고, d3 = 0.5λ, 여기서 d3는 제 3 수신 안테나(Rx3)와 제 4 수신 안테나(Rx4) 사이의 간격이다. 수신 안테나(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4)의 배열의 값의 선형 스케일링(linear scaling) 및 수평 반전도 가능하다.
센서 높이의 표적의 경우, 특히 제 2 수신 특성(Dx2)의 수정으로 인해 센서 성능의 변화가 발생되지 않는다. 그러나, 동시에, 특히 단거리에 대해, 지면(16) 상에 조사되는 영역을 증가시키는 것 및 지면(16) 상의 물체에 대한 감도를 향상시키는 것이 가능해진다. 도 2에 도시된 제 2 수신 안테나(Rx2)에 관련된 수신 채널에 의해 측정된 전력을 다른 수신 채널에 의해 측정된 전력과 비교함으로써, 또한 물체의 높이 추정이 실행될 수 있다.
이 물체의 높이 추정 또는 고도 측정은 특히 영점(N)을 갖는 송신 특성(Sx2)을 이용하여 개량될 수 있다. 이 목적을 위해, 도 5에 도시된 바와 같이, 자동차(1)는 도로(16) 상에서 주행한다. 도 2에서, 이해의 편의를 위해 제 1 송신 안테나(Tx1) 및 제 2 송신 안테나(Tx2)의 송신 특성(Sx1, Sx2)만이 고도로 도시되어 있다. 고도(E)에 있어서 수신 특성(Dx1, Dx2, Dx3, Dx4)은 도 4에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다. 이 경우, 제 2 송신 특성(Sx2)에서 영점(N)은 제 2 송신 안테나의 주 방사 방향(HSx2)에 대해 특정 0 값 각도(13)를 갖는 0 값 방향(14)을 따라 배향된다. 이 경우, 이 영점(N)은 0 값 각도(13)에 의해 사전정의된 특정 간격(15)에서 도로(16)에 입사한다. 이 실시형태에 따르면, 지면에 근접한 물체(O1, O2)의 앙각이 결정되고, 이에 따라 물체(O1, O2)가 분류될 수 있다. 이 경우에, 물체(O1)는 맨홀 뚜껑으로서 자동차(1)에 대한 장애물에 해당하지 않는다. 물체(O1)는 그 위로 자동차(1)가 주행할 수 있다. 물체(O2)는 도로로부터 이격된 물체, 예를 들면, 이 경우에 다른 차량의 차체이고, 자동차(1)에 대한 장애물에 해당한다. 물체(O2)는 그 위로 자동차(1)가 주행할 수 없다. 물체(O1, O2)를 분류하기 위해, 자동차(1)는 물체(O1, O2)를 향해 주행한다. 이 경우, 물체(O1)는 물체(O2)보다 먼저 영점(N)과 만날 것이다. 이 경우, 영점의 진입은 물체(O1, O2) 상에서 반사된 제 2 송신 안테나(Tx2)의 송신 신호에 대응하는 수신 신호에서의 신호 붕괴에 기초하여 인식가능하다. 따라서, 이 경우, 수신 신호에서의 신호 붕괴는 제 2 물체(O2)의 경우보다 제 1 물체(O1)의 경우에 더 작은 거리값을 가질 것이다. 수신 신호에서의 신호 붕괴의 거리값에 기초하여 물체(O1, O2)의 앙각이 감지될 수 있다. 이 앙각 값을 사전결정된 임계값과 비교함으로써, 물체(O1, O2)가 분류될 수 있다. 하늘 방향으로 경사지게 상방으로 제 2 송신 특성(Sx2)을 배향시킴으로써, 신호대와 같이 자동차가 그 밑으로 주행할 수 있는 물체가 인식될 수 있다.
또한, 레이더 센서 장치(4)의 블로킹은 안테나 구성(8)에 의해 인식될 수 있다. 예를 들면, 오염 퇴적물 또는 얼음층에 의한 블로킹의 경우, 레이더 센서 장치(4)는 레이더 신호의 확실한 방출 및/또는 수신이 방해된다. 레이더 센서 장치(4)의 수직 오정렬도 인식될 수 있다. 수직 오정렬은 레이더 센서 장치(4)의 수직 시선 방향의 사전결정된 시선 방향으로부터의 편차이다. 따라서, 블로킹 인식 및 오정렬 인식은 또한 물체의 상대 속도, 거리 및 각도를 감지하는데도 사용되는 동일한 안테나 구성(8)을 사용하여 수행된다. 레이더 센서 장치(4)의 블로킹 및 오정렬이 감지된 경우, 경고 신호 및/또는 에러 메시지가 자동차(1)의 운전자에게 출력될 수 있다.
레이더 센서 장치(4)의 블로킹 인식 및 수직 정렬의 모니터링을 분석하기 위해, 제 2 송신 안테나(Tx2) 및 제 2 수신 안테나(Rx2)에 의해 얻어지는 특수 검출이 고려될 수 있다. 다시 말하면, 제 2 송신 안테나(Tx2)에 의해 방출된 그리고 지면(16) 상에서 반사된 송신 신호는 제 2 수신 안테나(Rx2)에 의해 수신 신호로서 수신된다. 4개의 수신 안테나(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4)에 의해 측정된 수신 전력을 비교함으로써 그리고 감지된 거리에 기초하여, 이 지점에서, 수신 신호가 지면(16)으로부터의 반사에서 유래된 것인지의 여부를 미리 특정 확률로 추정할 수 있다. 반사가 실제로 지면(16)으로부터 유래한 것인 경우, 검출을 위한 충분한 전력이 수신 안테나(Rx2)로부터만 제공되고, 모든 수신 안테나(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4)를 통해 디지털 빔포밍을 이용한 각도 측정이 불가능하다고 추정할 수 있다. 특히, 도플러 측정으로부터의 거리 및 상대 속도만이 지면 반사의 검출을 위한 정보로서 이용가능하다.
지면(16)으로부터의 얻어진 검출점의 분석을 위해 다음의 관계가 이용되는데, 이는 지면(16)이 정지 물체를 나타내기 때문에 적용된다.
Figure pct00001
이 관계는 도 6에 기초하여 예시되며, 여기서 자동차(1)는 고정된 인프라(infrastructure) 물체(17)를 감지하고 있는 중인 것으로 도시되어 있다. 이 경우, vr은 인프라 물체(17)의 측정된 반경방향 속도이고, vh는 지면 상의 자동차(1)의 속도이다. 자동차(1)의 속도(vh)는 차량측 속도 센서에 의해 감지될 수 있다. 방위각(Ψ)은 주행 방향에 반대 방향인 0°를 기준으로 특정될 수 있다.
레이더 센서 장치(4)의 가능한 블로킹을 인식하고, 수직 정렬을 모니터링하기 위해, 거리(R)에 이르는 검출의 비(vr/vh)의 분포가 관측된다. 자동차(1)의 후방 영역(7) 상에 설치되고 후방에 대해 경사를 이루는 레이더 센서(4)에 대해, 도 7에 도시된 검출점 분포(19) 또는 포인트 클라우드가 얻어질 수 있고, 여기서 모든 검출점(22)은 지면 반사이다(양의 속도는 멀어지는 물체에 해당함). vr/vh를 따른 검출점 분포(19)의 확장(21)은 방위(A)에 있어서 센서 장치(4)의 시각 범위에 의해 제한된다. 도 7에 도시된 검출점 분포(19)의 (vr/vh 방향으로) 상부 경계는 후방으로 경사지게 보이는 레이더 센서 장치(4)의 경우에 "1"의 값을 가지며, 이것은 0°의 방위각(Ψ)에 대응한다. 양의 방위각(Ψ)과 음의 방위각(Ψ)은 검출점 분포(19)에서 구별할 수 없다. 도 7에 도시된 검출점 분포(19)의 (vr/vh 반대 방향으로) 하부 경계는 레이더 센서 장치(4)의 측방으로의 최대 감지 각도에 의해 주어진다. 도 7에 도시된 수평 방향(R 방향)에서, 검출점 분포(19)는 지면(16)으로부터 송신 신호의 반사가 발생되는 모든 거리(R)에 대한 검출점(22)을 포함한다. 검출점 분포(19)는 검출점(22)이 발생되지 않는 영역(20)에 의해 특정 거리(R1)에서 중단된다. 이 거리(R1)는 제 2 송신 안테나(Tx2)의 송신 특성(Sx2)의 영점(N)이 지면(16)에 입사하는 도 6에 도시된 거리(15)에 대응한다. 이 경우, 검출점 분포(19)는 사전결정된 시간에 걸쳐, 예를 들면, 수 분 동안 분석될 수 있다.
블로킹 인식을 위해, 검출점 분포(19)의 확장(21)이 vr/vh 방향을 따라 결정된다. 특히, 검출점(22)이 전체 감지된 거리 범위에 걸쳐 연속적으로 존재하는지의 여부가 동시에 검사된다. 검출점 분포(19)의 확장(21)이 레이더 센서 장치(4)의 시각 범위에 대응하지 않고, 및/또는 검출점(22)이 R 방향으로 전체 감지된 거리 범위에 걸쳐 연속적으로 제공되지 않는 경우, 레이더 센서 장치(4)의 블로킹이 인식된다. 이 경우, 레이더 센서 장치(4)의 시각 범위의 블로킹의 정도 및/또는 블로킹된 각도 범위도 확인될 수 있다.
레이더 센서 장치(4)의 수직 정렬은 검출점(22)이 발생되지 않는 영역(20)(또는 그 초점)의 거리(R1)를 감지함으로써 검사된다. 이 거리(R1)는 사전결정된 기준값과 비교된다. 확인된 거리(R1)의 값이 기준값으로부터 특정 허용오차 임계값을 초과하여 벗어나는 경우, 수직 오정렬이 인식된다. 기준값은, 예를 들면, 자동차(1) 상에 정확하게 정렬된 레이더 센서(4)를 위한 자동차(1)로부터의 영점(N)의 간격을 감지함으로써 결정되고 저장된 거리값일 수 있다.
추가적인 만족스러운 분석을 위해, 예를 들면, 가드레일 또는 다리와 같은 추가의 정지된 물체 상의 반사를 분석하기 위해, 다른 수신 채널로부터 얻어진 검출점 분포가 사용될 수 있다. 따라서, 본 방법의 신뢰도가 더 향상될 수 있다.

Claims (15)

  1. 자동차(1)의 주위 영역(6) 내의 물체(O1, O2)를 감지하기 위한 자동차(1)용 레이더 센서 장치(4)로서, 송신 신호를 방출하기 위한 적어도 2개의 송신 안테나(Tx1, Tx2)를 갖는 안테나 구성(8)을 포함하고, 상기 적어도 2개의 송신 안테나(Tx1, Tx2)의 송신 특성(Sx1, Sx2)의 각각의 주 방사 방향(HSx1, HSx2)은 상이한 앙각(Ω) 및 상이한 방위각(Ψ)을 갖는, 자동차용 레이더 센서 장치에 있어서,
    상기 안테나 구성(8)은 상기 주위 영역(6) 내에서 반사된 상기 송신 신호를 수신 신호로서 수신하기 위한, 상기 송신 안테나(Tx1, Tx2)로부터 분리된 적어도 2개의 수신 안테나(Rx1, Rx2)를 갖고, 상기 적어도 2개의 수신 안테나(Rx1, Rx2)의 수신 특성(Dx1, Dx2)의 각각의 주 방사 방향(HDx1, HDx2)은 상이한 앙각(Ω)을 갖는 것을 특징으로 하는
    자동차용 레이더 센서 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 수신 안테나(Rx1, Rx2)의 수신 특성(Dx1, Dx2)의 각각의 주 방사 방향(HDx1, HDx2)의 방위각(Ψ)은 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는
    자동차용 레이더 센서 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 1 송신 안테나(Tx1)의 제 1 송신 특성(Sx1)의 제 1 주 방사 방향(HSx1) 및/또는 제 1 수신 안테나(Rx1)의 제 1 수신 특성(Dx1)의 제 1 주 방사 방향(HDx1)은 상기 자동차(1)의 도로(16)에 평행하게 배향된 기준 축선에 대해 0°의 제 1 앙각(Ω)을 갖고, 제 2 송신 안테나(Tx2)의 제 2 송신 특성(Sx2)의 제 2 주 방사 방향(HSx2) 및/또는 제 2 수신 안테나(Rx2)의 제 2 수신 특성(Dx2)의 제 2 주 방사 방향(HDx2)은 0°와 다른 각각의 제 2 앙각(Ω)을 갖는 것을 특징으로 하는
    자동차용 레이더 센서 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 수신 특성(Dx2)의 수직 개구각(vertical aperture angle)은 상기 제 1 수신 특성(Dx1)의 수직 개구각보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는
    자동차용 레이더 센서 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 수신 특성(Dx1)의 주 방사 방향(HDx1)과 상기 제 2 수신 특성(Dx2)의 주 방사 방향(HDx2) 사이의 앙각 차이 및/또는 상기 제 1 수신 특성(Dx1)의 수직 개구각에 대한 상기 제 2 수신 특성(Dx2)의 수직 개구각은, 상기 제 2 수신 안테나(Rx2)에 의해 수신된 수신 신호가 상기 제 1 수신 안테나(Rx1)에 의해 수신된 수신 신호에 대해 최대 6㏈의 댐핑(damping; 12)을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는
    자동차용 레이더 센서 장치.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나 구성(8)은 제 3 수신 안테나(Rx3) 및 제 4 수신 안테나(Rx4)를 갖고, 상기 제 3 수신 안테나(Rx3)의 수신 특성(Dx3)의 제 3 주 방사 방향(HDx3) 및 상기 제 4 수신 안테나(Rx4)의 수신 특성(Dx4)의 제 4 주 방사 방향(HDx4)은 제 1 앙각(Ω)을 갖고, 모든 수신 특성(Dx1, Dx2, Dx3, Dx4)의 주 방사 방향(HDx1, HDx2, HDx3, HDx4)의 방위각(Ψ)과 모든 수신 특성(Dx1, Dx2, Dx3, Dx4)의 수평 개구각은 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는
    자동차용 레이더 센서 장치.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나 구성(8)은 제 3 송신 안테나(Tx3)를 갖고, 제 3 송신 특성(Sx3)의 제 3 주 방사 방향(HSx3)은 상기 제 1 앙각(Ω)을 갖고, 상기 제 2 송신 안테나(Tx2)의 제 2 주 방사 방향(HSx2)의 방위각(Ψ)은 상기 제 1 주 방사 방향(HSx1)의 방위각(Ψ)과 상기 제 3 주 방사 방향(HSx3)의 방위각(Ψ) 사이에 있도록 형성되고, 상기 제 2 송신 특성(Sx2)의 수평 개구각은 상기 제 1 송신 특성(Sx1) 및 상기 제 3 송신 특성(Sx3)의 각각의 수평 개구각보다 큰 것을 특징으로 하는
    자동차용 레이더 센서 장치.
  8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 송신 안테나(Tx2)의 제 2 송신 특성(Sx2)의 제 2 주 방사 방향(HSx2)은 상기 자동차(1)의 도로(16)를 향해 하방으로 경사지게 배향되고, 상기 레이더 센서 장치(4)의 제어 장치(3)는 상기 제 2 송신 안테나(Tx2)에 의해 방출되는, 그리고 상기 도로(16) 상에서 반사되는, 그리고 상기 수신 안테나(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4) 중 적어도 하나에 의해 수신 신호로서 수신되는, 송신 신호의 검출점 분포(19)의 확장(21) 및/또는 연속에 기초하여 상기 레이더 센서 장치(4)의 블로킹을 인식하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    자동차용 레이더 센서 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 장치(3)는 상기 검출점 분포(19)의 연속 및/또는 확장에 기초하여 상기 레이더 센서 장치(4)의 블로킹의 정도를 인식하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    자동차용 레이더 센서 장치.
  10. 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 주 방사 방향(HSx2)를 따라 배향된 상기 제 2 송신 안테나(Tx2)의 제 2 송신 특성(Sx2)은 사전결정된 0 값 각도(zero value angle)(13)에서 영점(zero point)(N)을 갖는 것을 특징으로 하는
    자동차용 레이더 센서 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    제어 장치(3)는, 상기 수신 안테나(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4) 중 하나에 의해 수신된 적어도 하나의 수신 신호 및 상기 0 값 각도(13)에 기초하여, 상기 물체(O1, O2)가 상기 영점(N)에 진입했을 때, 상기 물체(O1, O2)의 앙각을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    자동차용 레이더 센서 장치.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 송신 안테나(Tx2)의 제 2 송신 특성(Sx2)의 제 2 주 방사 방향(HSx2) 및 영점(N)은 상기 자동차(1)의 도로(16)를 향해 하방으로 배향되고, 상기 레이더 센서 장치(4)의 제어 장치(3)는, 상기 제 2 송신 안테나(Tx2)에 의해 방출되는, 그리고 상기 도로(16) 상에서 반사되는, 그리고 상기 수신 안테나(Rx1, Rx2, Rx3, Rx4) 중 적어도 하나에 의해 수신 신호로서 수신되는 송신 신호에 기초하여, 상기 수신 신호를 기초로 검출된 상기 자동차(1)로부터의 영점(N)의 거리값(15)과 사전결정된 기준값 사이의 편차가 사전결정된 임계값을 초과하는 경우, 상기 레이더 센서 장치(4)의 오정렬을 인식하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    자동차용 레이더 센서 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 레이더 센서 장치(4)를 포함하는 자동차(1)용 운전자 보조 시스템(2).
  14. 제 13 항에 따른 운전자 보조 시스템(2)을 포함하는 자동차(1).
  15. 자동차(1)의 주위 영역(6) 내의 물체(O1, O2)를 인식하기 위한 방법으로서, 송신 신호가 적어도 2개의 송신 안테나(Tx1, Tx2)에 의해 방출되고, 상기 적어도 2개의 송신 안테나(Tx1, Tx2)의 송신 특성(Sx1, Sx2)의 각각의 주 방사 방향(HSx1, HSx2)은 상이한 앙각(Ω) 및 상이한 방위각(Ψ)을 갖는, 물체 인식 방법에 있어서,
    상기 주위 영역(6)에서 반사된 송신 신호는 상기 송신 안테나(Tx1, Tx2)로부터 분리된 적어도 2개의 수신 안테나(Rx1, Rx2)에 의해 수신 신호로서 수신되고, 상기 적어도 2개의 수신 안테나(Rx1, Rx2)의 수신 특성(Dx1, Dx2)의 각각의 주 방사 방향(HDx1, HDx2)은 상이한 앙각(Ω)을 갖는 것을 특징으로 하는
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