KR20220016182A - 하나 이상의 차량 구성 요소를 포함하는 차량용 레이더 안테나 배열체, 및 차량 - Google Patents

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토어스텐 박도낫
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토마스 슈나이더
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폭스바겐 악티엔 게젤샤프트
아우디 아게
시코야 게엠바하
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 차량 구성 요소(3)를 포함하는 차량(2)용 레이더 안테나 배열체(1)에 관한 것이며, 레이더 안테나 배열체(1)는 레이더 빔(12)을 수신 및/또는 송신하도록 구성된 복수의 레이더 장치(4)들을 포함한다. 레이더 장치(4)들은 차량 구성 요소(3)의 구성 요소면(5) 상에 배열된다. 본 발명은, 레이더 안테나 배열체(1)는 레이더 빔(12)의 방위각(10)을 결정하기 위한 하나 이상의 안테나 행(6)을 포함하고, 이러한 안테나 행은 복수의 레이더 장치(4)들을 포함하는 것을 제공한다. 바로 인접한 레이더 장치(4)들은 서로에 대한 각각의 수평 간격(8)들을 포함한다. 레이더 안테나 배열체(1)는 레이더 빔(12)의 앙각(11)을 결정하기 위한 하나 이상의 안테나 열(7)을 포함하고, 이러한 안테나 열은 복수의 레이더 장치(4)들을 포함한다. 바로 인접한 레이더 장치(4)들은 서로에 대한 각각의 수직 간격(9)들을 포함한다. 하나 이상의 안테나 행(6)과 하나 이상의 안테나 열(7)은 5도 내지 180도의 각도(α)를 형성한다.

Description

하나 이상의 차량 구성 요소를 포함하는 차량용 레이더 안테나 배열체, 및 차량
본 발명은 하나 이상의 차량 구성 요소를 포함하는 차량용 레이더 안테나 배열체에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 레이더 안테나 배열체를 구비한 차량, 및 레이더 안테나 배열체를 보정하기 위한 방법을 포함한다.
차량의 주변을 검출하기 위해서는, 특히 차량의 자율 주행 모드에서 또는 정교한 운전자 보조 시스템들의 사용 시에, 센서들을 통해, 즉 레이더, 라이다 또는 카메라에 의해 차량의 전체 주변 환경을 검출하는 것이 필요하다. 이 경우, 모든 정적 대상물 및 동적 대상물이 검출되도록 차량 주변의 360도의 각도 범위를 검출하는 것이 필요하다. 이 경우, 방향과 더불어 대상물의 간격도 결정하는 것이 추가적으로 중요하다. 이러한 경우에는 소위 3차원 주변 환경 검출이 다루어진다. 필요한 각도 분해능을 달성할 수 있도록 하기 위하여, 특히 LIDAR 센서들이 이러한 목적에 사용된다. LIDAR 센서들은 높은 각도 분해능과 거리 측정을 조합한다는 것이 장점이다. 라이다에 의한 차량을 둘러싼 360도 주변 환경 검출은, 각각의 광원들 및 검출기 요소들을 포함하는 복수의 소형 개별 센서들이 필요하다는 것이 문제점이다. 이에 대안적으로, 더욱 대형의 센서들이 존재하지만, 이러한 센서들은 더 큰 치수를 가지므로, 차량에 대한 장착 위치의 선택이 제한된다. 이러한 문제점은, 차량에 눈에 띄지 않게 설치하는 것이 요구될 때 특히 중요성을 갖는다.
개별 LIDAR 센서들의 측정 데이터를 처리할 때는, 개별 LIDAR 센서들이 자신들의 측정 데이터를 개별적으로 검출하고 처리해야 하는 문제점이 존재한다. 후속 단계에서, 처리된 측정 데이터들은 주변 환경의 생성을 위해 병합되어야 한다. 개별 측정 데이터들의 병합 시에는, 특히 실시간 처리 시의 정확한 타임 스탬프가 필요하다. LIDAR 센서들을 사용할 때는, 그 정확도와 작동 성능이 현재의 가시 조건에 의존한다는 단점이 나타난다. 특히 안개, 눈 또는 어두운 조명 조건에서는 정확도의 저하가 발생한다. 주변의 검출을 위해 카메라를 사용할 때, 가시 조건과 관련하여 유사한 문제점이 발생한다. 이와는 대조적으로, 레이더에 의한 주변 환경 검출은 가시 조건의 영향을 받지 않는다. 레이더 센서들에 의한 주변 환경 검출에서는, 적절한 레이더 배열체를 제공하는데 있어서 단점이 존재한다. 충분한 분해능으로 각도 범위를 검출하는 것은 충분히 넓은 면적을 갖는 안테나 그룹의 제공을 필요로 한다. 안테나 어레라고도 불리는 안테나 그룹은 레이더 빔의 송신 및/또는 수신을 위한 복수의 개별 센서들을 포함한다. 개별 안테나들을 통해 송신 또는 수신되는 레이더 빔들의 위상 관계를 설정 또는 결정함으로써, 송신될 레이더 빔 또는 수신되는 레이더 빔의 방향이 결정될 수 있다. 레이더 센서들의 측정 데이터를 평가할 때는, 수신된 개별 레이더 빔들 사이의 위상차를 결정할 수 있도록 하기 위해 개별 센서들이 서로 동기화되어야 하는 문제점이 발생한다. 공지된 종래 기술에서는, 레이더 배열체들이 10도 내지 4도의 방위각에서의 각도 분해능을 갖는다는 것이 단점이다. 앙각에서의 각도 분해능은 일반적으로 더욱 낮으므로, 자율 주행 차량들을 위한 필요한 정확도를 달성하기 위하여 레이더 데이터에 대한 이미징 방법이 사용될 수 없다. 비교를 위하여, LIDAR 시스템들은 0.1도 범위의 각도 분해능을 갖는다.
종래 기술에 따른 공지된 차량용 레이더 센서들은 약 10cm x 10cm의 치수를 갖고, 3차원 주변 환경 검출을 구현하지 않으면서 약 2도의 최대 각도 분해능을 가능하게 한다. 반면, 소위 나노레이더들은 5cm x 5cm 범위의 치수를 갖고, 자신들의 컴팩트한 구조를 통해 차량에 더 쉽게 집적될 수 있다. 분해능의 향상을 위하여, 분해능을 더욱 향상시키기 위한 소위 합성 개구 방법이 적용될 수 있다. 개별 센서들 내의 측정 데이터를 평가할 때는, LIDAR 센서의 경우와 같이 시간 동기화의 문제점이 발생한다. 측정 데이터들의 결합을 위해서는, 주변의 전체 이미지를 생성할 수 있도록 하기 위해 타임 스탬프들이 일치할 것이 요구된다. 현재 상태에 따르면 나노레이더의 도달 거리는 약 45m로 제한된다. 적용된 합성 개구 방법은 주행 방향에 대해 수직으로만 가능하다. 주행 방향으로의 예측 또는 주행 방향에 반대 방향으로의 예측이 이러한 방법에 의해서는 불가능하다. 또한, 측정 이후 필요한 데이터 처리는 매우 연산 집약적이다. 일반적으로, 복수의 센서들이 필요하고, 필요한 정확도를 제공하기 위한 레이더 배열체가 차량에서 제한적으로만 제공될 수 있는 치수를 필요로 한다는 문제점이 발생한다.
US 5682168A호는 은닉형 차량 안테나들을 공지한다. 이 경우, 루프 지지부 위의 덮개 아래에 또는 자동차의 전면 그릴 뒤에 안테나 요소들을 배열하는 것이 제공된다.
US 6118410A호는 차량의 창 아래에 배열되는 자동차 루프 안테나 트레이를 공지한다. 이러한 창은 예를 들어, 복수의 고주파 안테나들을 설치하기 위한 고정 구조를 포함하는 전면 유리 또는 후면 유리일 수 있다. 이러한 창은, 자동차 루프 안테나 트레이에 걸쳐 차량 루프에 이르기까지 연장되고 간극을 형성하는 연장된 영역을 포함한다. 복수의 안테나들은 안테나 트레이 상에서 이러한 간극 내부에 배열된다.
US 2014/0354462 A1호는 전면 유리 뒤에 배열하기 위한 레이더 장치를 공지한다. 전면 유리를 통한 적외선 빔 및 레이더 빔의 전파를 방지하기 위하여 전면 유리가 금속층을 포함하는 것이 제공된다. 이러한 금속층은 레이더 장치를 통한 레이더 신호들의 송신 및 검출을 가능하게 하는 개구를 형성한다. 이 경우, 레이더 장치의 안테나는 전면 유리 뒤에 배열되고, 개구를 향하도록 배향된다.
본 발명의 과제는, 더 높은 정확도의 차량용 레이더에 의한 주변 환경 검출을 가능하게 하는 것이다.
본 발명에 따르면, 하나 이상의 차량 구성 요소를 포함하는 차량용 레이더 안테나 배열체가 제공된다. 이러한 레이더 안테나 배열체는, 레이더 빔을 송신 및/또는 수신하도록 구성된 복수의 레이더 장치들을 포함한다. 이러한 레이더 장치들은 차량 구성 요소의 구성 요소면 상에 배열된다. 레이더 안테나 배열체는 레이더 빔의 방위각을 결정하기 위한 하나 이상의 안테나 행을 포함하고, 이러한 안테나 행은 복수의 레이더 장치들을 포함한다는 것이 특징이다. 안테나 행을 따라 복수의 레이더 장치들이 배열되고, 바로 인접한 레이더 장치들은 서로에 대한 각각의 수평 간격들을 포함한다. 또한, 레이더 안테나 배열체는 레이더 빔의 앙각을 결정하기 위한 하나 이상의 안테나 열을 포함한다. 안테나 열을 따라 복수의 레이더 장치들이 배열되고, 바로 인접한 레이더 장치들은 서로에 대한 각각의 수직 간격들을 포함한다. 하나 이상의 안테나 행과 하나 이상의 안테나 열은 5도 내지 180도의 각도를 형성한다.
다시 말해, 하나 이상의 차량 구성 요소에 대해 제공되는 레이더 안테나 배열체가 제공된다. 이러한 레이더 안테나 배열체는, 하나 이상의 안테나 행과 하나 이상의 안테나 열을 통해, 차량 구성 요소의 구성 요소면 내에 위치하는 평면 내에 소위 어레이를 형성하는 안테나 그룹이다. 하나 이상의 안테나 열과 하나 이상의 안테나 행은 5도 내지 180도의 내각(α)을 형성한다. 구성 요소면 내에는 복수의 레이더 장치들이 배열된다. 이러한 레이더 장치들은 레이더 빔들을 수신 및/또는 송신하도록 구성된다. 하나 이상의 안테나 열과 하나 이상의 안테나 행 내에는 복수의 레이더 장치들이 배열되고, 바로 인접한 레이더 장치들은 서로에 대한 각각의 간격들을 포함한다. 이러한 수직 간격들 및 수평 간격들은 동일하거나 상이할 수 있다. 이러한 간격들은 예를 들어 사전 결정된 레이더 파장의 절반의 정수배일 수 있다. 안테나 열 내에 배열된 안테나 장치들은 수신된 레이더 빔의 앙각을 검출하거나 송신될 레이더 빔의 앙각을 규정하기 위해 제공될 수 있다. 안테나 행은 레이더 빔의 방위각을 검출하거나 송신될 레이더 빔의 방위각을 규정하도록 구성될 수 있다. 본 발명을 통해, 차량 구성 요소의 구성 요소면이 레이더 안테나 배열체를 위한 면으로서 사용될 수 있다는 장점이 나타난다. 특히, 도어나 창과 같은 더 큰 차량 구성 요소들을 구성 요소면의 제공을 위해 사용하는 것이 제공될 수 있다. 이를 통해, 면을 제공하기 위한 추가 요소가 차량에 배열될 필요없이, 차량의 기존 구성 요소의 면이 레이더 장치들을 위해 사용될 수 있다.
본 발명은 또 다른 장점들을 가져오는 또 다른 선택적 개선예들을 포함한다.
본 발명의 일 개선예는 하나 이상의 안테나 행 및 하나 이상의 안테나 열이 60도 내지 120도의 각도를 형성하는 것을 제공한다. 다시 말해, 하나 이상의 안테나 열과 하나 이상의 안테나 행은 60도 내지 120도의 각도에 걸쳐있다. 예를 들어, 하나 이상의 안테나 행 및 하나 이상의 안테나 열이 90도의 각도를 형성하는 것이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 개선예는, 레이더 장치들의 각각의 수평 간격들 및 각각의 수직 간격들이 사전 결정된 레이더 파장의 정수배이고, 이러한 레이더 파장은 0.011m 내지 0.014m 또는 0.0037 내지 0.0038m인 것을 제공한다. 다시 말해, 이러한 안테나 열 및/또는 안테나 행 내의 바로 인접한 레이더 장치들은 레이더 파장의 절반 파장의 수배를 간격으로서 갖는다. 이 경우, 이러한 파장들은 24.05GHz 내지 24.25GHz, 또는 21.65GHz 내지 26.65GHz, 또는 77GHz 내지 81GHz의 스펙트럼 내에서 사용되는 파장들에 상응한다. 이를 통해, 레이더 빔의 각각의 수신된 부분 빔들의 신호들의 구조적인 중첩이 가능해지는 장점이 나타난다.
본 발명의 일 개선예는, 레이더 장치들이 희소 어레이 배열로 배열되는 것을 제공한다. 다시 말해, 이는 각각의 수직 간격들과 각각의 수평 간격들이 동일하지 않은 완전 점유되지 않은 안테나 그룹이다. 이에 따라, 하나 이상의 레이더 행 및/또는 하나 이상의 레이더 열을 따라, 개별 위치들이 레이더 장치들에 의해 점유되지 않는다. 이를 통해, 레이더 장치의 수와, 이에 따라 평가될 측정 데이터의 양이 감소된다는 장점이 나타난다. 이 경우, 각각의 레이더 안테나 배열체에 대한 레이더 빔들의 원거리 필드의 시뮬레이션에 의하여, 유의미한 분해능 손실없이 레이더 장치들을 절감하는 것이 구현될 수 있다. 희소 어레이 배열은 과소 점유된, 다시 말해, λ/2보다 더 큰 개별 간격들을 갖는 레이더 장치들을 구비한 완전 점유되지 않은 안테나 배열이다. 다시 말해, 바로 인접한 레이더 장치에 대해 λ/2의 간격을 갖는 개별 위치들이 비점유 상태이고, 즉 이러한 개별 위치들에서는 레이더 장치가 존재하지 않는다.
본 발명의 일 개선예는, 레이더 안테나 배열체가 하나 이상의 광 도체를 갖고, 레이더 장치들이 하나 이상의 광 도체를 통해 레이더 안테나 배열체의 제어 유닛과 연결되는 것을 제공한다. 이러한 광 도체는 제어 유닛과 레이더 장치들 사이에서 광 신호들을 전달하도록 구성된다. 다시 말해, 레이더 장치들은 제어 유닛을 통해 제어되고, 각각의 레이더 장치들을 통한 부분 빔들의 송신은 제어 유닛의 광 신호들에 의해 제어된다. 광 신호들의 전달을 위해, 제어 유닛은 하나 이상의 광 도체를 통해 레이더 장치들과 연결된다. 레이더 장치들 중 하나의 레이더 장치를 통해 레이더 빔의 부분 빔이 수신되는 경우, 이러한 부분 빔은 이러한 레이더 장치를 통해 광 신호로 변환되고, 광 도체를 통해 제어 유닛으로 전달된다. 수신되는 레이더 빔을 부분 빔들로부터 재구성하기 위해, 제어 유닛은 광 신호들을 처리할 수 있다. 이를 통해, 각각의 레이더 장치들 내에서 레이더 빔의 각각의 부분 빔들을 처리하는 것이 불필요하고, 이에 따라 레이더 장치들을 통해 타임 스탬프가 제공될 필요가 없다는 장점이 나타난다. 이에 따라, 측정 데이터의 평가는 제어 유닛 내에서 중앙적으로 실행될 수 있다. 이에 따라, 개별 레이더 장치들을 동기화할 필요가 없다.
본 발명의 일 개선예는, 차량 구성 요소가 차량의 창유리인 것을 제공한다. 다시 말해, 레이더 안테나 배열체는 차량 구성 요소로서의 창유리를 포함한다. 이를 통해, 레이더 안테나 배열체가 비교적 큰 표면을 갖는 차량 구성 요소를 포함한다는 장점이 나타난다. 예를 들어, 개별 레이더 장치들이 차량용 창유리 상에 배열되는 것이 제공될 수 있다. 레이더 장치들은 예를 들어 차량 실내를 향한 창유리의 측면에 배열될 수 있고, 예를 들어 흑색 인쇄부의 영역 내에 위치 설정될 수 있다. 이 경우, 레이더 장치들은 창유리 상에 배열될 수 있는 광 도체들을 통해 서로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 개선예는 레이더 장치들이 창유리 내에 배열되는 것을 제공한다. 다시 말해, 레이더 장치들이 창유리를 통해 적어도 부분적으로 둘러싸이도록 레이더 장치들을 창유리 내부에 배열하는 것이 제공된다. 예를 들어, 창유리는 복수의 층들로 구성된 다층 유리인 것이 제공될 수 있다. 이 경우, 레이더 장치들은 창유리의 인접한 층들 사이에 배열될 수 있다. 이를 통해, 열적 변동을 통해 적은 규모의 영향만을 받는 특정 위치에 레이더 장치들이 고정되는 장점이 나타난다.
본 발명의 일 개선예는, 하나 이상의 광 도체가 적어도 섹션별로 창유리 내에 배열되는 것을 제공한다. 다시 말해, 하나 이상의 광 도체의 적어도 부분량이 창유리에 의해 둘러싸여 있다. 예를 들어, 광도체로서 사용되는 유리 섬유가 창유리의 두 층들 사이에 배열되는 것이 제공될 수 있다. 유리 상의 또는 내의 레이더 장치들을 연결하기 위하여 창유리 내의 리세스가 광 도체에 의해 채워지는 것도 제공될 수 있다.
본 발명의 일 개선예는, 차량 구성 요소가 차량용 A-필러, B-필러 및/또는 C-필러인 것을 제공한다. 다시 말해, 레이더 장치는 A-, B- 또는 C-필러를 포함한다. 이를 통해, 레이더 장치들이 운전자에게 보이지 않는 영역 내에 배열될 수 있다는 장점이 나타난다.
본 발명의 일 개선예는 차량 구성 요소가 차체의 요소인 것을 제공한다. 다시 말해, 레이더 안테나 배열체가 차체의 구성 요소를 포함하는 것이 제공된다. 예를 들어, 레이더 장치들은 차량의 프론트 스포일러, 휀더 또는 범퍼 상에 또는 내부에 배열되는 것이 제공될 수 있다. 이를 통해, 상이한 방향들로 배향된 차량면들이 사용될 수 있다는 장점이 나타난다. 이에 따라, 차량의 복수의 레이더 안테나 배열체들을 통한 360도 각도 커버리지가 구현될 수 있다.
본 발명의 일 개선예는, 레이더 장치들 중 하나 이상의 레이더 장치의 주 방출 방향이 창유리의 외부 표면에 대해 브루스터각(brewster angle)으로 배향되는 것을 제공한다. 다시 말해, 하나 이상의 레이더 장치는, 레이더 장치에 의해 송신되는 부분 빔이 레이더 장치의 주 방출 방향에서 브루스터각으로 창유리와 공기 사이의 경계면에 충돌하도록 배향된다. 이를 통해, 편광된 레이더 빔들이 창유리로부터 방출되고, 창유리 내에 커플링되는 레이더 빔의 성분이 최소화된다는 장점이 나타난다.
또한, 본 발명은 레이더 안테나 배열체의 보정을 위한 방법을 포함한다. 이러한 방법에서는, 제어 유닛을 통해 광 신호에 의하여 레이더 장치들 중 제1 레이더 장치가, 사전 결정된 부분 빔의 방출을 위해 트리거링되는 것이 제공된다. 레이더 장치들 중 제1 레이더 장치를 통해, 사전 결정된 부분 빔은 송신된다. 부분 빔의 적어도 일부가 창유리 내부에서 반사됨으로써, 유리 내부에서 추가로 전파된다. 유리 내부에서 반사된 일부의 부분 빔은 레이더 장치들 중 제2 레이더 장치에 의해 수신된다. 레이더 장치들 중 제2 레이더 장치를 통해, 광 신호가 제어 유닛에 전달된다. 제어 유닛을 통해서는 레이더 장치들 중 제1 레이더 장치와 제2 레이더 장치 사이의 간격이 결정된다. 다시 말해, 제어 장치를 통해서는 레이더 장치들 중 제1 레이더 장치와 레이더 장치들 중 제2 레이더 장치의 상대 위치가 결정된다. 이는, 제어 유닛이 레이더 장치들 중 제1 레이더 장치를 통한 사전 결정된 캘리버레이션 충돌 성분의 방출을 광 신호에 의하여 유도함으로써 실행된다. 부분 빔은 레이더 장치들 중 제1 레이더 장치를 통해 창유리 내로 방출된다. 창유리의 외부 표면에서는 부분 빔의 일부가 창유리로부터 벗어난다. 부분 빔의 나머지 부분은 외부 표면에서 창유리 내로 재반사될 수 있다. 다중 반사를 통해, 부분 빔의 일부는 창유리 내부에서 전파될 수 있다. 반사된 부분 빔은 레이더 장치들 중 제2 레이더 장치에 입사할 수 있으며, 이러한 제2 레이더 장치를 통해 검출될 수 있다. 이어서, 레이더 장치들 중 제2 레이더 장치는 광 신호를 제어 유닛으로 송신한다. 이는 이제, 예를 들어 수신된 부분 빔의 위상 위치를 기반으로 두 레이더 장치들 사이의 간격을 결정할 수 있다. 예를 들어, 각각의 부분 빔을 방출하기 위해 복수의 레이더 장치들이 제어 유닛을 통해 트리거링되는 것이 제공될 수 있다. 각각의 레이더 장치들에 의해 송신된 광 신호를 평가함으로써, 제어 유닛을 통해 레이더 안테나 배열체 내의 개별 레이더 장치들 사이의 기하학적 관계가 결정될 수 있다.
또한, 본 발명은 하나 이상의 레이더 안테나 배열체를 구비한 차량을 포함한다. 이러한 차량은 예를 들어 화물차 또는 승용차일 수 있다. 차량이 예를 들어 복수의 레이더 안테나 배열체들을 포함할 수 있으며, 차량 주변의 평면 내의 360도의 범위가 커버될 수 있는 것이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 레이더 안테나 배열체의 개선예들과 관련하여 이미 설명된 바와 같은 특징들을 포함하는, 본 발명에 따른 차량 및 본 발명에 따른 방법의 개선예들도 본 발명의 일부이다. 이러한 이유로, 본 발명에 따른 차량 및 본 발명에 따른 방법의 상응하는 개선예들은 여기서 다시 한번 설명되지 않는다.
본 발명은 설명된 실시예들의 특징들의 조합도 포함한다.
하기에는 본 발명의 실시예가 설명된다.
도 1은 레이더 안테나 배열체를 도시한 도면이다.
도 2는 레이더 안테나 배열체의 안테나 행 또는 안테나 열 내의 레이더 장치들의 가능한 배열체를 도시한 도면이다.
도 3은 레이더 안테나 배열체의 가능한 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 레이더 안테나 배열체를 구비한 차량의 가능한 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 레이더 안테나 배열체의 보정을 위한 방법의 가능한 일 시퀀스를 도시한 도면이다.
하기에 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예이다. 이러한 실시예에서, 실시예의 설명된 구성 요소들은 본 발명의 서로 독립적으로 고려될 개별 특징들을 각각 나타내며, 이러한 특징들은 본 발명을 각각 서로 독립적으로도 개선시키고, 이에 따라 개별적으로 또는 기재된 조합과는 다른 조합으로도 본 발명의 구성 요소로서 간주될 수 있다. 또한, 설명된 실시예는 본 발명의 이미 설명된 특징들 중 또 다른 특징을 통해서도 보완 가능하다.
도면들에서, 기능적으로 동일한 요소들에는 각각 동일한 도면 부호들이 제공된다.
도 1에 도시된 도면은 레이더 안테나 배열체(1)를 도시한다. 레이더 안테나 배열체(1)는 차량(2)을 위해 제공될 수 있으며, 하나 이상의 차량 구성 요소(3)를 포함할 수 있다. 레이더 안테나 배열체(1)는 구성 요소(3)의 구성 요소면(5) 상에 배열될 수 있는 복수의 레이더 장치(4)들을 포함할 수 있다. 레이더 장치(4)들은 하나 이상의 안테나 행(6) 및 하나 이상의 안테나 열(7) 내에 배열될 수 있다. 각각 바로 인접한 레이더 장치(4)들은 하나 이상의 안테나 행(6) 내에서는 서로에 대한 각각의 수평 간격(8)들을 가질 수 있고, 안테나 열(7) 내에서는 인접한 레이더 장치(4)들이 서로에 대한 각각의 수직 간격(9)들을 가질 수 있으며, 하나 이상의 안테나 행(6)은 레이더 빔(12)의 방위각(10)을 결정하기 위해 제공될 수 있다. 하나 이상의 안테나 열(7)은 레이더 빔(12)의 앙각(11)을 결정하기 위해 제공될 수 있다. 개별 레이더 장치(4)들은 광 신호(14)들을 전송하기 위한 광 도체(13)를 통해 제어 유닛(15)과 연결될 수 있다. 개별 레이더 장치(4)들은 레이더 빔(12)의 부분 빔(12a)의 수신 시에 광 신호(14)를 생성하고, 평가를 위한 제어 유닛(15)으로 전달하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛(15)은 예를 들어 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러를 포함할 수 있고, 개별 광 신호(14)들을 수신하고 평가하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛(15)은 광 신호(14)들의 병합에 의해, 수신된 레이더 빔(12)의 방위각(10) 및 앙각(11)을 결정하는 것이 제공될 수 있다. 레이더 빔(12)의 앙각(11)은 안테나 열(7) 내에 배열된 레이더 장치(4)들의 광 신호들의 평가를 통해 결정되고, 방위각(10)은 안테나 행(6) 내의 레이더 장치(4)들의 광 신호(14)들의 평가에 의해 결정되는 것이 제공될 수 있다. 원점은 예를 들어 각각의 레이더 장치(4)에서의 레이더 빔의 각각 수신된 부분 빔(12a)들 사이의 위상차를 통해 결정될 수 있다. 제어 유닛(15) 내에서의 평가는, 개별 레이더 장치(4)들 내에서의 평가가 필요하지 않다는 장점을 갖는다. 이를 통해, 평가된 신호 내에 동기식 타임 스탬프들을 제공하기 위하여 일반적으로 필요한 개별 레이더 장치(4)들 사이의 동기화가 생략된다.
도 2는 레이더 안테나 배열체의 안테나 행 또는 안테나 열 내의 레이더 장치들의 가능한 배열체를 도시한다. 레이더 안테나 배열체(1)는, 예를 들어 차량 실내를 향한 창유리의 측면에 배열될 수 있는 복수의 레이더 장치(4)들을 포함할 수 있다. 이 경우, 레이더 장치(4)들은 송신될 레이더 빔(12)을 제공 및/또는 수신하기 위한 레이더 안테나(16) 및 레이더 칩(17)을 각각 포함할 수 있다. 레이더 장치(4)들은 사전 결정된 위치들에서 안테나 행(6) 또는 안테나 열(7)을 따라 배열될 수 있으므로, 서로에 대한 각각의 간격(8, 9)들을 갖고, 이러한 간격들은 파장(λ)의 절반의 정수배이다. 개별 레이더 장치(4)들이 안테나 행(6) 및/또는 안테나 열(7)을 따라 소위 희소 어레이 배열체 내에 배열되는 것이 제공될 수 있다. 이는, 개별 위치들이 비점유 상태이므로, 레이더 안테나 배열체(1)의 완전 점유되지 않은 어레이임을 의미한다. 이를 통해, 레이더 장치(4)들의 수가 감소된다는 장점이 나타난다. 사전 결정된 배열체를 통하여, 사전 결정된 분해능이 제공될 수 있고, 이 경우 레이더 장치(4)의 수는 감소될 수 있는 것이 이에 따라 달성될 수 있다. 개별 레이더 장치(4)들에 의해 송신된 개별 빔(12a)들의 중첩을 통해, 레이더 빔(12)은 결과적인 레이더 빔들로서 제공될 수 있다. 이에 따라, 안테나 그룹이 중요하다. 레이더 장치(4)들은 각각의 레이더 칩(17) 및 각각의 레이더 안테나(16)를 포함할 수 있다. 레이더 장치(4)들은 창유리 상에 바로 배열될 수 있다. 레이더 장치(4)들에 의해 송신된 각각의 개별 빔(12a)들은 차량 구성 요소(3)의 재료를 관통하고, 간섭을 통하여 레이더 안테나 배열체(1)의 원거리 필드 내의 레이더 빔(12)과 함께, 안테나 그룹들에 대해 특성화된 로브를 형성한다. 제어 유닛(15)을 통한 각각의 개별 빔(12a)들의 위상 위치들의 설정에 의해, 예를 들어 레이더 빔(12)의 앙각(11)이 설정된다. 하나 이상의 레이더 장치(4)는, 입사각(θ1)이 브루스터각(β)과 일치하는 방식으로 차량 유리의 경계면에 각각의 개별 빔(12a)을 방출하도록 배향되는 것이 제공될 수 있다. 이러한 경우, 개별 빔의 일부는 출구각(θ2) 하에 편광된 형태로 송출된다. 나머지 부분은 반사각(θ3) 하에 유리 내에 커플링될 수 있다.
인접한 레이더 장치(4)들 사이의 간격(8, 9)들은 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 간격(8, 9)들 각각은 파장의 절반이 아니라, 파장(λ)의 절반의 정수배인 것이 제공될 수 있다.
도 3은 레이더 안테나 배열체(1)의 가능한 일 실시예를 도시한다. 레이더 장치(4)들은 차량 구성 요소(3) 내부에 배열될 수 있는 것이 제공될 수 있다. 레이더 장치(4)들은 레이더 빔(12)의 방위각(10)의 결정을 정의하거나 검출할 수 있도록 하기 위해 안테나 행(6) 내에 배열될 수 있다. 광 신호(14)들에 의한 제어 유닛(15)을 통한 각각의 레이더 장치(4)들의 사전 결정된 트리거링에 의하여, 사전 결정된 방위각(10)을 갖는 결과적인 레이더 빔(12)을 간섭을 통해 생성하는 것이 제공될 수 있다. 레이더 빔의 수신 시에, 각각의 레이더 장치(4)들을 통해 광 신호(14)들이 제어 유닛(15)에 전달될 수 있다. 광 신호(14)들의 위상 위치로부터, 제어 유닛(15)은 레이더 빔(12)의 방위각(10)을 연산할 수 있다. 예를 들어, 창유리가 다층 유리이고, 레이더 장치(4)들과, 하나 이상의 광 도체(13)의 섹션들이 창유리 내부에 배열될 수 있는 것이 제공될 수 있다. 이에 따라, 이들은 예를 들어 창유리의 2개의 층들 사이에 배열될 수 있다. 이를 통해, 개별 레이더 장치(4)들이 자신들의 위치에 고정된다는 장점이 나타난다. 개별 레이더 장치(4)들은 하나 이상의 광 도체(13)를 통해 제어 유닛(15)과 연결될 수 있다. 이러한 배열체는, 레이더 장치(4)들이 보호 위치에 배열된다는 장점을 갖는다.
도 4는 레이더 안테나 배열체를 구비한 차량의 가능한 일 실시예를 도시한다. 레이더 안테나 배열체(1)는 차량(2)의 상이한 구성 요소(5)들에 배열될 수 있는 것이 제공될 수 있다. 예를 들어, 하나의 레이더 안테나 배열체(1)가 차량(2)의 전면 유리, 후면 유리, 측면 유리 상에 또는 내에 배열될 수 있는 것이 제공될 수 있다. 이러한 하나의 레이더 안테나 배열체(1)가 예를 들어 도어, 범퍼, 또는 ABC-필러 내에 배열되는 것이 제공될 수도 있다. 차량(2)의 다양한 차량 구성 요소(5)들에서 복수의 레이더 안테나 배열체(1)들을 사용함으로써, 레이더 안테나 배열체(1)를 통한 360도 커버리지가 구현될 수 있다는 장점이 나타난다.
따라서, 이러한 도면은 다양한 차량 구성 요소(5)들에 복수의 레이더 안테나 배열체(1)들을 구비한 차량(2)을 도시한다. 레이더 안테나 배열체(1)들은 복수의 레이더 장치(4)들을 포함할 수 있고, 차량(2)을 둘러싼 360도의 각도 범위를 검출할 수 있는 레이더 안테나 배열체(1)를 함께 형성할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 레이더 장치(4)들이 전면 유리, 후면 유리 및/또는 측면 유리와 같은 차량(2)의 창유리들에 배열되는 것이 제공될 수 있다. 범퍼나 휀더와 같은 차체 구성 요소들에는 마찬가지로 레이더 장치(4)들이 배열될 수 있다. A-, B-, C-필러에의 배열은 운전자의 시야를 제한하지 않으면서 차량에 배열하는 것을 가능하게 한다. 전면 유리에의 배열은, 하나 이상의 안테나 열(7)과 하나 이상의 안테나 행(6)이 서로에 대해 예를 들어 60도 내지 120도의 각도를 갖고, 안테나 그룹의 평면에 걸쳐있도록 구성될 수 있다. 전면 유리의 각각의 에지에 안테나 행(6) 또는 안테나 열(7)이 할당됨으로써, 전면 유리의 면이 레이더 장치(4)들에 의해 한정되는 것도 제공될 수 있다. 레이더 빔(12)들이 반사되는 대상물로부터의 거리가 측정될 때, 주변의 3차원 검출이 달성될 수 있다.
도 5는 레이더 안테나 배열체의 보정을 위한 방법의 일 시퀀스를 도시한다. 레이더 안테나 배열체(1)의 레이더 장치(4)들은 차량 구성 요소(5)로서의 창유리 내에 배열될 수 있는 것이 제공될 수 있다. 인접한 레이더 장치(4)들 사이의 정확한 간격(8, 9)들을 결정할 수 있도록 하기 위해, 설명된 방법이 실행될 수 있다.
방법의 제1 단계(S1)에서, 제어 유닛(15)은 레이더 장치(4)들 중 제1 레이더 장치를 통해 부분 빔(12a)을 송신하기 위하여, 광 신호(14)를 하나 이상의 광 도체를 통해 레이더 장치(4)들 중 제1 레이더 장치에 송신할 수 있다.
단계(S2)에서, 레이더 장치(4)들 중 제1 레이더 장치는 광 신호(14)를 수신하고, 부분 빔(12a)을 창유리 내로 송신할 수 있다.
단계(S3)에서, 부분 빔(12a)은 공기에 대한 창유리의 경계면에 충돌할 수 있고, 부분적으로 반사될 수 있으므로, 부분 빔(12a)의 일부가 창유리 내로 재조사된다. 재조사된 부분 빔(12a)은 유리와 공기 사이의 추가 경계면에 충돌할 수 있고, 부분적으로 다시 유리 내로 재반사될 수 있다. 이를 통해, 부분 빔(12a)이 창유리 내부에서 전파되는 것이 가능하다.
단계(S4)에서, 부분 빔(12a)은 레이더 장치(4)들 중 제2 레이더 장치에 의해 검출될 수 있다. 이어서, 레이더 장치들 중 제2 레이더 장치는 광 신호(14)를 하나 이상의 광 도체(13)를 통해 제어 유닛(15)에 송신할 수 있다.
단계(S5)에서, 제어 유닛(15)은 광 신호(14)를 수신할 수 있고, 예를 들어 부분 빔(12a)의 방사를 위한 광 신호(14)의 송신과 레이더 장치(4)들 중 제2 레이더 장치의 광 신호의 수신 사이의 시간적 간격으로부터 또는 위상차를 통해, 레이더 장치(4)들 중 제1 레이더 장치와 제2 레이더 장치 사이의 간격(8, 9)을 결정할 수 있다.
자율 주행을 위해서는 가능한 한 확실한 주변 환경 인식이 필수 불가결하다. 이 경우, 주변 환경은 레이더, 라이다 및 카메라와 같은 센서들에 의해 검출된다. 모든 정적- 및 동적 대상물들이 검출되도록 주변 환경의 전체적인 360도 3D 검출이 특히 중요하다. 특히 라이다는, 이러한 센서 유형이 주변 환경 검출 시에 거리를 정확하게 측정할 수 있으며 분류에도 사용될 수 있기 때문에 견고한 용장성 주변 환경 검출에서 핵심적인 역할을 한다. 그러나, 이러한 센서들은 비용이 많이 들고 구조가 복잡하다. 특히, 360도 3D 주변 환경 검출은, 이를 보장하기 위해 일반적으로 복수의 개별 광원들 및 검출기 요소들과 함께 작동하는 더 작은 복수의 개별 센서들이 필요하거나 대형 센서들이 장착된다는 것이 문제이다. 그러나, 더 작은 센서 유형들도 여전히 10cm x 10cm x 10cm 범위의 공간 치수를 갖고, 지금까지는 비가시적 장착 위치를 허용하지 않고 있다. 또한, 각각의 센서에 의해 개별적으로 수집된 측정 데이터들은 개별적으로 처리 및/또는 병합되어야 한다. 이 경우, 정확한 타임 스탬핑이 실시간 처리를 위해 특히 중요한데, 이는 데이터 검출 및 분류를 추가적으로 복잡하게 만든다. 수동 안전 시스템들의 영역에서, 그리고 레벨 4 및 레벨 5의 자율 주행을 위해, 통행자들의 변별성은 탑승자들의 보호뿐만 아니라 통행자들의 보호를 위해서도 특히 중요하다. 이를 위해, 확실한 주변 환경 인식이 필수 불가결하다. 이를 보장하기 위해, 주변 환경은 3개의 모든 공간 차원들에서 가능한 한 높은 분해능으로 인식되어야 한다. 최근의 카메라와 LIDAR 시스템들은 이러한 주변 환경 인식을 보장할 수 있지만, 그 품질이 영향을 받거나, 안개, 눈 또는 어둠 속에서와 같이 불량한 가시 조건에서는 완전히 실패한다. 반면, 레이더 센서들은 이러한 제한을 받지 않지만, 높은 분해능을 갖는 3D 이미징을 위하여 다양한 복수의 센서들을 구비한 어레이 배열체 내에 배열되어야 한다. 또한, 이들은 자신의 송신- 및 수신 시간과 관련하여 동기화되어야 하는데, 이는 기술적으로 극도로 도전적이다. 따라서, 개별 레이더 센서들이 가능한 한 작고, 간단하고, 유연하고, 내결함성이 있고, 견고하고 저렴한 경우가 바람직하다. 이러한 목적을 위해, 가능한 한 적은 전자 장치가 레이더 센서 자체에 장착되어야 해야 하고, 디지털 데이터 처리는 중앙 제어 유닛 내부에서 탈중앙적으로 실행되어야 한다. 대량 생산되는 종래의 레이더 시스템들은 10도 내지 4도의 방위각에서의 각도 분해능을 갖는다. 일반적으로, 앙각에서의 각도 분해능은 심지어 더 낮으므로, 레이더 데이터를 위한 이미징 방법들이 사용될 수 없다. 현재 LiDAR 시스템들의 각도 분해능은 0.1도의 범위에 있는데, 이는 현재 레이더 시스템으로는 달성될 수 없다.
자동차에 장착되는 현재의 레이더 센서들은 대부분 10 x 10cm의 치수를 갖는다. 이로 인해 달성되는 최대 각도 분해능은 약 2도이며, 2D 주변 환경 인식만을 허용한다. 현재의 레이더 센서들은 차량들에 대해, 너무 작은 분해능을 초래하는 작은 개구와 함께 너무 큰 공간 치수를 갖는다. 이는 자율 주행을 위한 충분한 주변 환경 인식을 허용하지 않는다. 복수의 센서들의 장착은 이러한 센서들의 시간 동기화를 전제로 하며, 이러한 시간 동기화는 기술적으로 도전적이고 비용이 많이 든다. 나노레이더들은 5 x 5cm 범위의 치수를 갖고, 자신들의 컴팩트한 구조를 통해 차량에 더 쉽게 집적될 수 있다. 나노레이더들은 동일한 단점들을 갖는다. 또한, 나노레이더들의 도달 거리는 현재 약 45m로 제한되는데, 이는 특히 도심의 시나리오를 위해서는 너무 짧다. 분해능은 합성 개구 방법[합성 개구 레이더(Synthetic Aperture Radar: SAR)]에 의해 cm 범위에 이르기까지 향상될 수 있다. SAR 방법은 주행 방향에 대해 수직으로만 가능하다. 주행 방향으로의 예측 또는 주행 방향에 반대 방향으로의 예측이 이러한 방법에 의해서는 불가능하다. 또한, 측정 이후에 필요한 데이터 처리는 매우 연산 집약적이다.
센서들 내부에 복수의 전자 구성 요소들을 장착하는 것은 센서들의 공간 치수 및 비용을 증가시키므로, 복수의 센서들의 사용은 구현 불가능하다. 또한, 센서들의 시간 동기화는 기술적으로 도전적이다. 그러나, 개구가 안테나들의 분배를 통해 그리고 중앙 제어 유닛 내부의 후속적인 탈중앙식 디지털 데이터 처리를 통해 생성되어야 하는 경우, 송신- 및 수신 신호의 전기적 전달이 문제가 되는데, 이는 손실이 수 dB이 될 것이기 때문이다.
또한, 복수의 개별 센서들을 사용하는 것이 필요하다. 센서들의 넓은 공간 치수는 차량에 대한 은폐형 장착을 허용하지 않으므로, 이러한 센서들은 가시적으로 유지된다. 복수의 개별 센서들의 사용을 통하여, 개별 센서들의 동기화를 위해 비교적 높은 복잡도가 요구된다. 또한, 데이터 병합은 복잡하고 결함이 발생하기 쉬운데, 이는 중앙 데이터 검출이 실행되지 않고, 각각의 개별 센서가 측정 데이터 자체를 검출하고 전달하기 때문이다. 이는 높은 비용을 초래한다.
큰 레이더 어레이를 형성하기 위하여, 레이더 안테나 배열체는 광 집적 레이더 칩들을 레이더 장치들로서 사용한다. 레이더 장치들은 하나 이상의 광 도체를 통해 제어 유닛과 적어도 섹션별로 연결된다. 제어 유닛은, 광 레이더 드라이버 신호를 제공하고, 이를 하나 이상의 광 도체에 커플링하도록 형성되는 중앙 광 송신 유닛을 포함한다. 레이더 장치들은 각각의 광 수신 유닛과 레이더 송신기를 포함하며, 광 수신 유닛은, 광 레이더 드라이버 신호를 하나 이상의 광 도체를 통해 수신하고, 전기 레이더 드라이버 신호로 변환하고, 이를 레이더 송신기의 구동을 위해 제공하도록 형성된다. 레이더 장치들은 레이더 수신기, 믹서 및 광 변조 유닛을 포함하고, 믹서는 레이더 수신기에 의해 수신된 레이더 에코 신호를 전기 레이더 드라이버 신호와 믹싱하도록 형성되고, 변조 유닛은 믹싱된 신호를 광 레이더 드라이버 신호로 변조하고, 하나 이상의 광 도체에 커플링하도록 형성된다. 또한, 중앙 유닛은 중앙 광 수신 유닛 및 평가 유닛을 포함하고, 평가 유닛은 중앙 광 수신 유닛에 의해 수신된 변조된 신호를 평가하고, 그로부터 도출된 레이더 정보를 출력하도록 형성된다.
본 발명의 기본 아이디어는, 중앙 유닛과 레이더 송신 유닛 또는 레이더 수신 유닛 사이의 신호 전달을 광학적으로 구현하는 것이다. 이를 위해, 레이더 드라이버 신호가 중앙 유닛 내에서 광학적으로 생성되고, 하나 이상의 유리 섬유를 통해 하나 이상의 레이더 수신 유닛 및/또는 하나 이상의 레이더 송신 유닛으로 전달된다. 레이더 송신 유닛 내에서 광 레이더 드라이버 신호는 전기 레이더 드라이버 신호로 변환되고, 레이더 송신기의 구동을 위해 사용된다. 레이더 수신기에 의해 수신된 레이더 에코 신호는 레이더 수신 유닛의 믹서 내에서 전기 레이더 드라이버 신호와 믹싱된다. 이어서, 믹싱된 신호는 변조 유닛에 의해 광 드라이버 신호로 변조되고, 유리 섬유에 커플링되고, 중앙 유닛으로 재전송된다. 중앙 유닛 내에서는 변조된 광 신호가 수신되고, 평가 유닛에 의해 평가된다. 이어서, 결과가 레이더 정보로서 제공된다. 본 발명의 장점은 광학 구성 요소 및 전기 구성 요소의 공동 집적이 레이더 에코 신호의 생성 및 수신을 위해 실행된다는 것이다. 레이더 드라이버 신호의 생성은 중앙 유닛 내에서 광학적으로 그리고 중앙적으로 실행되고, 레이더 송신 유닛 또는 레이더 수신 유닛으로의 전달은 마찬가지로 광학적으로 실행된다. 이 경우, 전기적 전달과는 대조적으로, 차수만큼 더 낮은 신호 감쇠가 유리 섬유를 통한 전달 시에 사용될 수 있다. 이러한 더 낮은 감쇠는, 많은 수의 레이더 송신 유닛들 및 레이더 수신 유닛들에 공통적으로 레이더 드라이버 신호를 제공하는 것을 가능하게 한다. 또한, 유리 섬유들은 상응하는 전기 라인들보다 훨씬 더 낮은 중량을 갖고, 예를 들어 전자기장과 같은 외부 간섭에 대해 덜 민감하다.
레이더 드라이버 신호가 중앙적으로 그리고 광학적으로 생성되는 것의 또 다른 장점은, 레이더 송신 유닛들과 레이더 수신 유닛들이 작은 치수를 갖는 컴팩트한 구조로 제조 및 제공될 수 있다는 것이다. 이를 통해, 구조 공간 및 비용이 절감된다. 본 발명에 따른 해결책에서, 레이더 시스템의 복잡성은 중앙 유닛에 있고, 더 이상 개별 레이더 송신 유닛 또는 개별 레이더 수신 유닛에 있지 않다. 이를 통해, 개별 레이더 송신 유닛들 및 레이더 수신 유닛들이 간단하고 저렴하게 제조될 수 있으며, 결함이 있는 경우에 간단하고 신속하게 교체될 수 있다.
레이더 안테나 배열체는 개별 레이더 칩들이 전면 유리, A-, B-, C-필러, 휀더, 범퍼 또는 유사한 구조들의 후방에 또는 내부에 은폐형으로 장착되는 것을 가능하게 한다. 방풍용 전면 유리가 필요한 강도를 갖고, 이에 따라 진동 등으로 인한 개별 안테나 요소들 서로 간의 위치 변화가 범퍼에 비해 적기 때문에, 방풍용 전면 유리 내부에 장착되는 것이 바람직하다.
이 경우, 안테나를 구비한 레이더 칩들이 방풍용 전면 유리의 내측면(운전실)에 바로 고정될 수 있거나, 레이더 칩들이 유리 재료 내에 바로 집적될 수 있다. 두 가지 경우들에서, 빔의 방출은 외부를 향해 실행된다. 레이더 칩들의 대면적 배열체를 통해, 큰 개구가 형성되므로, 0.1도 이하의 각도 분해능이 달성될 수 있다. 이에 따라, 레이더 데이터를 위한 이미지 처리 알고리즘들이 사용될 수 있다.
유리-공기의 전환부에서의 Tx 레이더 칩들의 반사는 브루스터각으로의 방출을 목적으로 하는 레이더 안테나들의 방향 설정을 통해 최소화될 수 있다. 이는 Rx 채널들에도 동일하게 적용된다. 이와 동시에, 레이더 빔의 p-편광 성분은 억제될 수 있다. 예를 들어 칩들 서로 간의 상대적 위치가 결정됨으로써, 유리에 커플링된 잔류 빔은 개별 칩들의 보정을 위해 사용될 수 있다. 어레이의 안테나들은 반드시 파장의 절반의 정수배인 간격으로 배열될 필요는 없고(완전 점유된 어레이), 안테나 위치를 적절하게 선택한다면 공백들을 포함할 수도 있다. 이러한 희소 어레이 방법은 빔 특성을 약간만 변경하는 것을 가능하게 하므로, 여전히 0.1도까지의 높은 각도 분해능이 명확하게 달성될 수 있다. 레이더 칩들과 광 캐리어 신호의 광 접촉을 위하여, 도파관들이 바로 유리에 집적될 수 있다.
큰 전체 개구를 형성하는 개별 레이더 칩들의 장착은, LiDAR에 필적하는 분해능을 가능하게 한다. 희소 어레이 구성을 통해, 분해능을 유의미하게 제한하는 일 없이, 처리될 데이터 양이 감소될 수 있다. 레이더 장치들의 작은 치수로 인하여, 은폐된 위치들에 레이더 장치들을 배열하는 것이 가능하므로, 이러한 레이더 장치들은 외부 또는 내부에서 보이지 않게 된다. 유리 내에 또는 후방에 집적하는 것이 흑색 인쇄부 내에도 가능하다. ABC-필러들 또는 프론트 스포일러 내에 집적하는 것이 가능하다. 이미지 처리 알고리즘들을 제어 유닛 내의 레이더 데이터에 바로 적용하는 가능성이 존재한다. 차량의 다양한 복수의 구성 요소들 내에 레이더 장치들을 배열함으로써, 라이다의 분해능에 필적하는 높은 분해능을 갖는 넓은 시야 영역의 커버리지가 가능하다. 창유리들 내에는 레이더 장치들을 제어 유닛에 연결하기 위한 광 도파관을 유리 내에 바로 집적할 가능성도 존재한다. 레이더 장치들이 창유리 내에 배열될 때, 개별 칩들의 보정을 위하여 윈도우에 커플링된 잔류 빔들을 사용할 가능성이 존재한다.
공지된 방법과 비교하여, 설명된 레이더 안테나 배열체는 저렴한데, 이는 대량 생산에 사용 가능한 원숙하고 확립된 기술들이 생산 시에 사용되기 때문이다. 또한, 이러한 레이더 안테나 배열체는 비교적 간단한 구조를 갖는다. 희소 어레이 배열체는 개별 센서들의 수의 감소를 허용한다. 창유리에 커플링되는 레이더 빔들의 성분들을 사용하는 것은, 레이더 안테나 배열체(1)의 간단한 보정을 허용한다. 광 커플링은 개별 안테나 유닛들의 간단한 동기화를 허용한다. 이미지 처리 알고리즘들을 레이더 데이터에 바로 적용하는 가능성이 존재한다.
이는 모든 레이더 애플리케이션, 예를 들어 생산 로봇들의 안전 조치에서도 적용된다.
전체적으로, 본 예시는 본 발명을 통해 차량에 레이더 장치들을 배열하는 가능성이 어떻게 제공되는지를 보여준다.
1 레이더 안테나 배열체
2 차량
3 차량 구성 요소
4 레이더 장치
5 구성 요소면
6 안테나 행
7 안테나 열
8 수평 간격
9 수직 간격
10 방위각
11 앙각
12 레이더 빔
12a 개별 빔
13 광 도체
14 광 신호
15 제어 유닛
16 레이더 안테나
17 레이더 칩
S1-S5 보정 단계들
α 안테나 행과 안테나 열 사이의 각도
λ 파장
ß 브루스터각
θ1 입사각
θ2 출구각
θ3 반사각

Claims (13)

  1. 하나 이상의 차량 구성 요소(3)를 포함하는 차량(2)용 레이더 안테나 배열체(1)로서, 레이더 안테나 배열체(1)는
    - 레이더 빔(12)을 수신 및/또는 송신하도록 구성된 복수의 레이더 장치(4)들을 포함하고,
    - 레이더 장치(4)들은 차량 구성 요소(3)의 구성 요소면(5) 상에 배열되는, 레이더 안테나 배열체에 있어서,
    레이더 안테나 배열체(1)는,
    - 레이더 빔(12)의 방위각(10)을 결정하기 위한 하나 이상의 안테나 행(6)으로서, 이러한 안테나 행은 복수의 레이더 장치(4)들을 포함하고, 레이더 장치(4)들은 하나 이상의 레이더 행(6)을 따라 배열되고, 바로 인접한 레이더 장치(4)들은 서로에 대한 각각의 수평 간격(8)들을 포함하는, 안테나 행과;
    - 레이더 빔(12)의 앙각(11)을 결정하기 위한 하나 이상의 안테나 열(7)로서, 이러한 안테나 열은 복수의 레이더 장치(4)들을 포함하고, 레이더 장치(4)들은 안테나 열(7)을 따라 배열되고, 바로 인접한 레이더 장치(4)들은 서로에 대한 각각의 수직 간격(9)들을 포함하는, 안테나 열;을 포함하고,
    - 하나 이상의 안테나 행(6)과 하나 이상의 안테나 열(7)은 5도 내지 180도의 각도(α)를 형성하는 것을 특징으로 하는, 레이더 안테나 배열체(1).
  2. 제1항에 있어서, 하나 이상의 안테나 행(6) 및 하나 이상의 안테나 열(7)은 60도 내지 120도의 각도(α)를 형성하는 것을 특징으로 하는, 레이더 안테나 배열체(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 레이더 장치(4)들의 각각의 수평 간격(8)들 및 각각의 수직 간격(9)들은 사전 결정된 레이더 파장(λ)의 정수배이고, 이러한 레이더 파장(λ)은 0.011m 내지 0.014m 또는 0.0037 내지 0.0038m인 것을 특징으로 하는, 레이더 안테나 배열체(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 레이더 장치(4)들은 희소 어레이 배열로 배열되는 것을 특징으로 하는, 레이더 안테나 배열체(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 레이더 안테나 배열체(4)는 하나 이상의 광 도체(13)를 포함하고, 레이더 장치(4)들은 하나 이상의 광 도체(13)를 통해 레이더 안테나 배열체(1)의 제어 유닛(15)과 연결되고, 광 도체(13)는 제어 유닛(15)과 레이더 장치(4)들 사이에서 광 신호(14)들을 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 레이더 안테나 배열체(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 차량 구성 요소(3)는 A-필러, B-필러 및/또는 C-필러인 것을 특징으로 하는, 레이더 안테나 배열체(1).
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 차량 구성 요소(3)는 차체 구성 요소인 것을 특징으로 하는, 레이더 안테나 배열체(1).
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 차량 구성 요소(3)는 창유리인 것을 특징으로 하는, 레이더 안테나 배열체(1).
  9. 제8항에 있어서, 레이더 장치(4)들은 창유리 내에 배열되는 것을 특징으로 하는, 레이더 안테나 배열체(1).
  10. 각각 제5항을 인용하는 제8항 또는 제9항에 있어서, 하나 이상의 광 도체(13)는 적어도 섹션별로 창유리 내에 배열되는 것을 특징으로 하는, 레이더 안테나 배열체(1).
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 레이더 장치(4)들 중 하나 이상의 레이더 장치의 주 방출 방향이 창유리의 외부 표면에 대해 브루스터각(β)으로 배향되는 것을 특징으로 하는, 레이더 안테나 배열체(1).
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 레이더 안테나 배열체(1)의 보정 방법에 있어서,
    - 제어 유닛(15)을 통해 광 신호(14)에 의하여 레이더 장치(4)들 중 제1 레이더 장치가, 사전 결정된 부분 빔의 방출을 위해 트리거링되고,
    - 레이더 장치(4)들 중 제1 레이더 장치를 통해, 사전 결정된 부분 빔은 송신되고,
    - 부분 빔의 적어도 일부가 창유리 내부에서 반사되고, 레이더 장치(4)들 중 제2 레이더 장치에 의해 수신되고,
    - 광 신호(14)가 레이더 장치(4)들 중 제2 레이더 장치에 의해 제어 유닛(15)으로 전달되고,
    - 제어 유닛(15)을 통해서는 레이더 장치(4)들 중 제1 레이더 장치와 제2 레이더 장치 사이의 간격이 결정되는 것을 특징으로 하는, 레이더 안테나 배열체의 보정 방법.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 레이더 안테나 배열체(1)를 포함하는 차량(2).
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