KR20240055085A - 가상 센서를 사용하는 레이더 시스템 및 방법 - Google Patents

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아르민 힘멜슈토쓰
다니엘 쉰들러
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 위상 코히어런트 방식으로 서로 연결된 적어도 3개의 레이더 센서(1, 2, 3)들을 구비한 레이더 시스템에 관한 것이다. 제1 레이더 센서(1)와 제2 레이더 센서(2)는 서로 이격되어 배열된다. 적어도 제1 레이더 센서(1) 및 제2 레이더 센서(2)의 바이스태틱 측정을 통하여 MIMO에 의해 가상 센서(6)가 형성된다. 적어도 하나의 제3 레이더 센서(3)가 가상 센서(6)에 대해 오프셋되어 배열된다. 레이더 시스템은 가상 센서(6)와 적어도 하나의 제3 센서(3)에 의하여 목표물의 고도각을 검출하도록 구성된다.

Description

가상 센서를 사용하는 레이더 시스템 및 방법
본 발명은, 가상 센서에 의하여 목표물의 고도각을 검출하는 레이더 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 가상 센서에 의하여 레이더 시스템의 레이더 센서들의 교정 및/또는 오정렬 인식을 가능하게 하는 레이더 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 가상 센서에 의한 목표물의 고도각의 검출을 위한 그리고/또는 교정을 위한 그리고/또는 오정렬 인식을 위한 방법에 관한 것이다.
오늘날 레이더 센서들은, 센서에 상대적인 목표물의 간격, 속도 및 각도를 검출하기 위해 사용된다. 이러한 각도들에서는, 한편으로는 수평 평면 내에서의 목표물에 대한 각도를 나타내는 방위각과, 다른 한편으로는 수직 평면 내에서의, 즉 높이에 따른 목표물에 대한 각도를 나타내는 고도각이 중요하다. 이 경우, 개별 레이더 센서들은, 목표물로부터 반사되는 신호를 송신한다. 모노스태틱 측정 시에, 반사된 신호는 동일한 레이더 센서에 의해 수신 및 평가된다. 바이스태틱 측정 시에, 반사된 신호는 제1 레이더 센서와 공간적으로 분리되어 배열된 제2 레이더 센서에 의해 기록된다. 이때, 목표물의 간격, 속도 또는 각도는 센서들 사이의 공지된 간격에 의해 결정된다.
이러한 센서들에서는 복수의 전송- 및 수신 안테나들이 전송에 관여될 수도 있다. 이러한 전송 시스템은 MIMO[다중 입력 다중 출력(Multiple-Input-Multiple-Output)]로서 공지되어 있다.
방위각뿐만 아니라 고도각도 검출하기 위해 3개의 레이더 센서들이 사용되는 레이더 시스템들이 공지되어 있다. 그러나 이러한 레이더 시스템들에서는, 센서 데이터들이 각각의 센서 내에서 개별적으로 독립적 목표물 평가를 통해 처리되고, 이후 중앙 제어 장치 또는 외부 컴퓨팅 장치(마찬가지로 클라우드 컴퓨팅)에서 복수의 센서들의 결정된 동일한 목표물들이 병합된다. 또는 센서 데이터들이 중앙 제어 장치 내의 위치 평면에서 또는 객체 평면에서 병합된다. 그러나, 이 경우 센서들의 조합으로부터 추가적인 목표 각도 정보들이 획득되는 것이 아니라, 각각의 센서가 개별적으로 측정된 목표 각도 정보들/데이터들을 제공한다. 개별 센서들의 신뢰성 정보들의 가중치가 종종 고려된다.
적어도 3개의 레이더 센서들을 구비한 레이더 시스템이 공개된다. 이러한 레이더 센서들은 자신들의 시야 영역들이 중첩되도록 형성 및 배열된다. 레이더 센서들은 위상 코히어런트 방식으로 서로 연결되므로, 센서들의 안테나들의 위상차가 공동으로 평가될 수 있다. 이 경우, 센서들은, 예를 들어 공동의 국부 발진기, 쿼츠 시계, 버스 클록 등을 통해, 클록 동기화 및/또는 고주파수 동기화에 의해 서로 동기화된다. 따라서, 적어도 3개의 레이더 센서들은 위상 코히어런트한 협력식 센서 복합체를 형성한다.
제1 레이더 센서와 제2 레이더 센서는 서로 이격되어 배열된다. 이 경우, 레이더 센서들은 별도의 모듈들 내에 배열될 수 있다. 대안적으로, 레이더 센서들은 공동 하우징 내에 서로 이격되어 배열될 수도 있다. 예를 들어, 제1 레이더 센서와 제2 레이더 센서는 공동의 수평 평면에서 동일한 높이에 배열된다. 일반적으로, 제1 레이더 센서와 제2 레이더 센서는 수평선에 대해 각각의 각도로 그리고 각각의 평면 내에 배열될 수 있다. 적어도 3개의 레이더 센서들의 설치 각도들 및 위치들만 공지되면 된다.
제1 레이더 센서와 제2 레이더 센서는 MIMO(Multiple-Input-Multiple-Output)에 의한 바이스태틱 측정을 통해 가상 센서를 형성한다. 본 출원에서, "가상 센서"는 2개의 실제 센서들의 조합으로부터 합성된 가공의 센서를 의미한다. 2개의 실제 센서들 사이에 가상 센서를 생성하기 위해, 센서들 사이에 MIMO가 사용된다. 이 경우, 2개의 센서들은 각각 다른 센서의 신호를 송신 및 수신한다. 이를 통해, 2개의 센서들에 걸쳐 가상 개구면이 생성되고, 이때 이러한 가상 개구면의 중앙에는 가상 센서가 위치한다. 가상 센서의 형성에는 추가 레이더 센서들이 관여될 수 있다. 전체 가상 개구면은 경우에 따라서는 불완전하다(sparse). 따라서, 가상 센서에 속하는 송신 안테나들 및 수신 안테나들의 측정 경로 조합들만을 사용하는 것이 제공될 수 있다. 이러한 측정 경로 조합들은 항상 바이스태틱 측정을 나타내고, 즉 2개의 센서들 중 하나의 센서는 송신을 실행하고, 다른 센서는 수신을 실행하고, 그 반대도 마찬가지이다. 개별 레이더 센서들이 복수의 송신 안테나들 및 수신 안테나들을 포함할 수 있으므로, 가상 센서에 속하는 복수의 바이스태틱 조합들도 제공될 수 있다. 이때, 가상 센서에 속하는 바이스태틱 측정 경로들이, 공지된 방식으로(종래 레이더 센서에서와 마찬가지로), 예를 들어 목표물의 방위각을 검출하기 위해 평가될 수 있다.
본 발명에 따른 제1 해결책은, 고도각의 검출을 위하여 적어도 하나의 제3 레이더 센서가 가상 센서에 대해 오프셋되어 배열되는 것을 제공한다. 이 경우, 레이더 센서들의 배열체는, 제3 레이더 센서와 가상 센서가 수직 방향으로, 즉 고도에 대해 상이한 안테나 위치들을 갖는 방식으로 구성된다. 안테나들의 오프셋은 센서들의 상이한 위치 설정을 통해 실행될 수 있지만, 단지 센서들 내부의 안테나들의 오프셋을 통해 실행될 수도 있다. 특히, 적어도 하나의 제3 레이더 센서는 가상 센서에 대하여 높이에 있어 오프셋되어 배열될 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 제3 레이더 센서는 제1 레이더 센서와 제2 레이더 센서 사이의 평면에 대해 회전되어 배열될 수 있다. 특히, 동일한 레이더 센서들인 경우, 센서들의 안테나들은 이러한 회전을 통해 서로 높이에 있어 오프셋된다. 특히 바람직하게, 적어도 하나의 제3 레이더 센서는 180°만큼 회전되어 동일한 높이에 배열될 수 있다. 가상 센서와 적어도 하나의 제3 센서에 의하여 목표물의 고도각이 검출된다. 이 경우, 목표물의 고도각을 검출하기 위해, 가상 센서의 데이터들과 적어도 하나의 제3 레이더 센서의 데이터들은 위상 코히어런트 방식으로 공동으로 평가된다.
한편으로, 이러한 공동의 평가는, 예를 들어 적어도 3개의 레이더 센서들의 시간 신호들, 스펙트럼들 등과 같은 원시 데이터들을 기반으로 실행될 수 있다. 원시 데이터들의 평가는 공지된 방식으로 개별 센서들의 평가와 유사하게 실행되지만, 레이더 시스템의 모든 데이터들이 마치 단일 센서인 듯 위상 코히어런트 방식으로 공동으로 평가된다는 차이를 갖는다.
대안적으로 또는 추가적으로, 이러한 공동의 평가는, 적어도 부분적으로 사전 처리된 데이터들에 기반할 수 있다. 레이더 센서들과 가상 센서의 복소 진폭값들이 사용될 수 있는 경우에는, 전처리된 데이터들의 다단계 평가가 가능하다. 이를 통해, 예를 들어 2D-FFT[2차원 고속 푸리에 변환(two-dimensional Fast-Fourier-Transformation)], CFAR[일정 오경보율(Constant False Alarm Rate)] 또는 각도 평가를 통해 다양한 평면들에서 데이터들이 서로 상쇄될 수 있다. 각각 실행되는 계산 단계들은 공지된 방식으로, 개별 센서들의 평가 시에서와 유사하게 실행된다. 이 경우, (예를 들어, 2D-FFT과 같은) 이미 실행된 컴퓨팅 단계들이 생략될 수 있다. 레이더 센서들로부터의 이미 계산된 목표 각도들을 기반으로 하는 코히어런트한 계산은 예외이다. 이 경우, 각도 평가 이후에 레이더 센서들 각각은 (그리고 이에 따라 마찬가지로 가상 센서는) 각도와 더불어 복소수 값 진폭도 제공한다. 서로 결합될 센서들(즉, 가상 센서 및 적어도 하나의 제3 센서)의 진폭들은 상대 위치들에 의하여(즉, 안테나들의 오프셋에 의하여) 복소수 값 진폭들을 통해 위상 코히어런트 방식으로 서로 상쇄된다. 평가의 이러한 유형은 새로운 각도 계산에 상응한다. 이를 위하여, 각도 계산들은 각각 더 낮은 복잡도로 실행될 수 있는데, 이는 대략적인 방위각 및/또는 대략적인 고도각이 이미 레이더 센서들을 통해 대략 계산될 수 있고, 위상 코히어런트한 공동의 평가가, 이미 대략 계산된 각도 주변의 좁은 각도 범위 내에서만 각각 실행되면 되기 때문이다.
결과적으로, 방위각과 더불어 고도각도 검출하기 위하여 레이더 센서들과 가상 센서는 위상 코히어런트 방식으로 함께 작동한다. 이를 통해, 1차원 안테나 배열체만 포함하고, 이에 따라 일 평면 내의 목표 각도(일반적으로 방위각)를 검출할 수 있을 뿐인 레이더 센서들에 의해서도, 방위각을 검출하는 것 뿐만 아니라, 제2 평면 내에서 고도각을 검출하는 것도 가능하다.
레이더 센서들이 이미, 2개의 평면들 내의 목표 각도들(즉, 방위각과 고도각)이 검출될 수 있도록 하는 2차원 안테나 배열체를 포함하는 경우, 위상 코히어런트 방식으로 함께 작동하는 레이더 센서들 및 가상 센서는 제2 평면 내에서의, 즉 일반적으로는 고도각을 위한 각도 분해능을 개선시킬 수 있다.
본 발명에 따른 제2 해결책은, 제3 레이더 센서가 가상 센서의 위치에, 이에 따라 제1 레이더 센서와 제2 레이더 센서 사이의 중앙에 배열되는 것을 제공한다. 이 경우, 레이더 센서들의 배열체는, 제3 레이더 센서와 가상 센서가 수직 방향으로, 즉 고도에 대해 중첩되는 안테나 위치들을 갖는 방식으로 구성된다. 가상 센서 및 적어도 하나의 제3 레이더 센서의 안테나 채널들의 중첩을 통해서는 위상 동기화가 실행된다. 이를 위해, 가상 센서의 중첩된 안테나 채널들 중 적어도 하나의 안테나 채널의 수신된 위상 정보들과, 적어도 하나의 제3 레이더 센서의 중첩된 안테나 채널들 중 적어도 하나의 안테나 채널의 위상 정보들은 비교된다. 이 경우, 가상 센서의 위상 정보들과, 적어도 하나의 제3 레이더 센서의 위상 정보들은 위상 코히어런트 방식으로 공동으로 평가된다. 위상 동기화를 통해서는, 레이더 센서들 각각의 교정이 실행될 수 있다. 이때, 이상적인 경우라면, 중첩된 채널들의 위상 값들은 작동 중에 일치한다. 그렇지 않은 경우, 위상들은 차이 형성을 통해 재조정될 수 있다. 2개 이상의 안테나 채널이 중첩되는 경우에도, 중첩된 요소들의 수 및 위치들에 따라 오정렬이 인식 및/또는 보정될 수 있다. 이 경우, 오정렬의 유형에 대하여 위상 오프셋과 위상 그라데이션 간의 구별이 이루어질 수 있다. 위상 오프셋은 중첩되는 모든 안테나 채널들에 대해 일정하고, 공간 방향들에 대한 센서들의 장착 또는 배열 시의 오류를 나타낸다. 위상 그라데이션은 중첩되는 복수의 안테나 채널들 사이에서 변화하고, 방위 또는 고도의 방향으로의 센서들의 기울어짐 또는 회전을 통한 오류를 나타낸다. 상기에 이미 설명된 바와 같이, 공동의 평가는 센서들의 원시 데이터에 기반할 수 있거나, 대안적으로 또는 추가적으로 사전 처리된 데이터들을 사용할 수 있다.
가상 센서는, 불필요한 측정 경로 조합들이 별도로 처리 또는 제거될 수 있기 때문에 저장- 및 컴퓨팅 복잡성이 감소된다는 장점을 제공한다.
레이더 센서들은 모두 동일하게 형성될 수 있다. 대안적으로, 레이더 센서들은 서로 상이하게 형성될 수 있다. 특히, 제3 레이더 센서는 제1 레이더 센서 및 제2 레이더 센서와는 상이할 수 있다. 그러나, 제1 레이더 센서와 제2 레이더 센서도 상이할 수 있다.
하나 이상의 레이더 센서가 (예를 들어, 이러한 레이더 센서가 2차원 안테나 배열체를 포함하기 때문에) 고도각의 검출을 위해 구성되는 경우에 대하여, 고도각의 검출은 목표물에 대한 간격에 따라 실행될 수 있다. 결합된 평가를 통한 고도 분해능의 개선은 특히 목표물에 대한 더 먼 간격들에서, 작은 장애물들을 조기에 인식하기에 바람직하다. 근거리 영역에서는 더욱 낮은 분해능을 갖는 평가로 충분하다. 따라서, 레이더 시스템은 전체 센서들의 모든 데이터들을 동시에 평가할 필요가 없고, 예를 들어 목표물에 대한 간격에 따라 공동의 평가 또는 별도의 평가를 실행할 수 있다.
레이더 시스템 내에서의 가상 센서에 의한 고도각(및 방위각)의 계산은 바람직하게는 레이더 시스템의 레이더 센서들의 전자 제어 유닛 내에서 실행된다. 중앙 제어 장치와 함께 작동하는 소위 위성 센서들에서, 고도각(및 방위각)의 계산은 중앙 제어 장치 내에서 실행될 수도 있다. 대안적으로, 외부 컴퓨팅 장치에서 계산을 실행하는 것이 가능하다. 이 경우, 클라우드 컴퓨팅도 제공될 수 있다.
컴퓨터 프로그램은, 특히 제어 장치에서 실행될 때 본원의 방법의 각각의 단계를 실행하도록 구성된다. 이는, 종래의 전자 제어 장치에 구조적 변경을 실행할 필요없이 이러한 전자 제어 장치 내에서 본원의 방법을 구현하는 것을 가능하게 한다. 이를 위해, 이러한 컴퓨터 프로그램은 머신 판독 가능한 저장 매체에 저장된다. 종래의 전자 제어 장치에 컴퓨터 프로그램을 인스톨함으로써, 목표물의 고도각을 검출하도록 그리고/또는 레이더 센서들의 교정 및/또는 오정렬 인식을 실행하도록 구성되는 전자 제어 장치가 얻어진다. 상술한 바와 같이, 이는 레이더 센서의 전자 제어 장치 또는 중앙 전자 제어 장치 또는 특히 클라우드 컴퓨팅의 범주에서의 외부 컴퓨팅 장치일 수 있다.
레이더 시스템은 바람직하게는 자동차에서 사용된다. 레이더 센서들은 바람직하게는 차량의 전면에 그리고 선택적으로는 후면에 배열된다. 그러나, 레이더 시스템과, 특히 가상 센서의 생성은 차량 축 또는 특정 배향에 묶여있지 않다. 레이더 시스템은 차량에서의 관련된 모든 시야 평면들에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예들이 도면들에 도시되고, 하기의 설명에 더 상세히 설명된다.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명에 따른 레이더 시스템의 다양한 배열체들의 개략적인 도면들이다.
도 2는 본 발명에 따른 레이더 시스템의 제1 실시예의 개략적인 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 레이더 시스템의 제2 실시예의 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 레이더 시스템의 제3 실시예의 개략적인 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 흐름도이다.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명에 따른 레이더 시스템의 장착 시의 제1 레이더 센서(1), 제2 레이더 센서(2) 및 제3 레이더 센서(3)의 상이한 배열체들을 도시한다. 레이더 센서(1, 2, 3)들은 레이더 신호들이 송신 및 수신될 수 있도록 하는 안테나 어레이(10-13, 20-23, 30-33)를 각각 포함한다. 레이더 센서(1, 2, 3)들은 동일하게 형성될 수 있거나, 상이할 수 있다. 이를 위해, 개별 실시예들이 참조된다. 모든 레이더 센서(1, 2, 3)들이 MIMO(Multiple-Input-Multiple-Output)에 의해 서로 연결되어 있고, 각각 다른 레이더 센서(1, 2, 3)들의 레이더 신호를 수신 및 평가할 수 있다. 레이더 센서(1, 2, 3)들은 위상 코히어런트 방식으로 서로 결합되므로, 각각의 레이더 센서(1, 2, 3)의 안테나 어레이(10-13, 20-23, 30-33)들의 위상차가 공동으로 평가될 수 있다. 이러한 결합들은 도 1a 내지 도 1f에서 화살표들로서 표시된다. 제1 레이더 센서(1)와 제2 레이더 센서(2)는 MIMO에 의한 바이스태틱 측정을 실행한다. 또한, 제1 레이더 센서(1)와 제2 레이더 센서(2)는 클록 동기화 및 고주파 동기화에 의하여 서로 동기화된다. 이를 통해, 통합된 레이더 센서(1, 2)들의 면을 포괄하는 가상 개구면(4)이 형성된다.
도 1a 내지 도 1e에 대한 실시예들에서, 제3 레이더 센서(3)는, 클록(Clock)과 함께 레이더 신호를 송신하는 마스터로서 기능한다. 클록은 예를 들어 국부 발진기, 쿼츠 시계 또는 버스 클록을 통해 생성된다. 제3 레이더 센서(3)의 레이더 신호는 2개의 레이더 센서(1, 2)들에 의해 수신된다. 레이더 센서(1, 2)들은 슬레이브로서 기능하고, 제3 레이더 센서(3)의 레이더 신호에 대해 위상 코히어런트한 레이더 신호를 출력한다.
도 1a에 따른 실시예의 예시적인 배열체에서, 제3 레이더 센서(3)는 다른 2개의 레이더 센서(1, 2)들보다 더 높은 위치에 배열된다. 이에 따라, 제3 센서(3)의 안테나 어레이(30)는 수직선의 방향으로 제1 레이더 센서(1)의 안테나 어레이(10), 제2 레이더 센서(2)의 안테나 어레이(20), 그리고 가상 개구면(4)의 위에 배열된다. 그러나, 제3 레이더 센서(3)를 아래에 배열하는 것이 제공될 수도 있다. 도 1a에서 모든 레이더 센서(1, 2, 3)들과, 이들의 모든 안테나 어레이(10, 20, 30)들은 동일하게 형성되었다. 도 1b에 따른 실시예는 레이더 센서(1, 2, 3)들이 상이하다는 점에서 도 1b에 따른 실시예와는 상이하고, 제1 레이더 센서(1)는 제1 안테나 어레이(11)를 포함하고, 제2 레이더 센서(2)는 제2 안테나 어레이(22)를 포함하고, 제3 레이더 센서(3)는 제3 안테나 어레이(30)를 포함하고, 이러한 안테나 어레이들은 각각 서로 상이하다. 제1 레이더 센서(1) 및/또는 제2 레이더 센서(2)는 예를 들어 중계기(Repeater)이다. 추가의 실시예들에서, 마찬가지로 레이더 센서(1, 2, 3)들 중 2개의 레이더 센서들이 동일하게 형성될 수 있고, 하나의 레이더 센서만 상이할 수 있다.
도 1c에 따른 실시예의 추가적인 예시적 배열체에서, 모든 레이더 센서(1, 2, 3)들은 동일한 높이에 위치하고, 동일하게 형성된다. 이 경우, 다른 2개의 레이더 센서(1, 2)들의 중앙에 위치한 제3 레이더 센서(3)는 180°만큼 회전되어 있다. 이를 통해, 제3 센서의 안테나 어레이(30)는 마찬가지로 다른 2개의 레이더 센서(1, 2)들의 안테나 어레이(10, 20)들과는 다른 높이에 배열된다.
도 1d는 제1 레이더 센서(1)와 제3 레이더 센서(3)가 동일한 높이에 배열되고 동일하게 형성된 배열체를 도시한다. 제2 레이더 센서(2)는 다른 2개의 레이더 센서(1, 3)들의 위에 배열되고, 다른 2개의 레이더 센서(1, 3)들에 대하여, 특히 안테나 어레이(22)가 이러한 다른 2개의 레이더 센서들과는 상이하다는 점에서 구조적으로도 상이하다. 이를 통해, 제3 레이더 센서(3)는 가장자리 위치에 배열된다. 또한, 가상 개구면(4)은 제1 레이더 센서(1) 및 제2 레이더 센서(2)에 의해 형성된다.
도 1e에 대한 실시예에서는, 모든 레이더 센서(1, 2, 3)들이 상이한 높이들에 배열되고, 다양한 안테나 어레이(11, 22, 30)들을 갖도록 서로 상이하게 형성된다. 제3 레이더 센서(3)는 다른 2개의 레이더 센서(1, 2)들의 중앙에 위치한다. 또한, 가상 개구(4)는 제1 레이더 센서(1) 및 제2 레이더 센서(2)에 의해 형성된다. 센서들의 모든 신호들이 공동으로 평가되는 경우, 이러한 배열체는 고도각의 결정 시에 특히 양호한 고도 분해능을 제공한다. 이를 위하여, 도 5 및 관련 설명이 참조된다. 제3 센서는 가상 센서(여기에는 도시되지 않음)와 중첩되는 안테나 위치들을 포함한다. 따라서, 이러한 배열체는 위상 교정 및 오정렬 인식을 위해 사용될 수 있다. 가상 센서는 제3 레이더 센서(3)에 대한 용장성을 생성한다.
도 1f에 대한 실시예에서는, 레이더 센서(1, 2, 3)들과 각각 연결되는 중앙 제어 장치(5)가 제공된다. 이 경우, 레이더 센서(1, 2, 3)들은 위성 센서들로서 지칭되고, 준슬레이브로서 기능한다. 중앙 제어 장치는 국부 발진기에 의하여 (또는 대안적으로 쿼츠 시계 또는 버스 클록에 의하여) 코히어런트한 처리를 위한 클록(Clock)으로서 공동의 위상-/주파수 기준 신호를 생성한다. 레이더 센서(1, 2, 3)들은 공동의 위상-/주파수 기준 신호를 통해 위상 코히어런트 방식으로 동기화된다. 이 경우, 레이더 센서(1, 2, 3)들의 배열체는 도 1c에 따른 실시예와 유사하지만, 이로 제한되지는 않는다.
추가의 실시예들에서, 도 1a 내지 도 1f에 따른 레이더 센서(1, 2, 3)들의 배열체들은 미러링될 수도 있다.
하기에는 도 2 내지 도 4에 의하여 목표물의 고도각의 검출이 설명된다. 도 2 내지 도 4에는, 도 1을 참조하여 이미 설명한 바와 같이, 레이더 센서(1, 2, 3)들과, 제1 레이더 센서(1) 및 제2 레이더 센서에 의해 형성되는 가상 개구면(4)이 도시되어 있다. 여기서 레이더 센서(1, 2, 3)들은 도 1a로부터의 실시예에 따라 배열되고, 즉 제3 레이더 센서(3)는 다른 2개의 레이더 센서(1, 2)들에 대해 중앙에, 그리고 이들보다 위의 높이에 배열된다. 그러나, 고도각의 검출은 이러한 배열체로 제한되지 않고, 레이더 센서(1, 2, 3)들의 각각 다른 배열체, 특히 도 1b 내지 도 1f에 도시된 각각의 배열체, 즉 마찬가지로 가장자리 위치의 제3 레이더 센서(3)의 배열체가 사용될 수 있다. 각각 평가된 신호들은 레이더 센서(1, 2, 3)들의 배열체에 종속된다. 이 경우, 클록(Clock)은 레이더 센서(1, 2, 3)들 중 하나의 레이더 센서에 의해, 특히 마스터로서 기능하는 제3 레이더 센서(3)에 의해 또는 도 1f에 대한 실시예에서 설명된 바와 같이 중앙 제어 장치(5)에 의해 사전 결정될 수 있다.
도 2 내지 도 4에는 또한 MIMO에 의한 실제 제1 레이더 센서(1) 및 실제 제2 레이더 센서(2)의 바이스태틱 측정을 통해 형성된 가상 센서(6)가 도시되어 있다. 가상 센서(6)는 2개의 레이더 센서(1, 2)들의 가상 개구면(4)의 중앙에 형성된다. 이러한 가상 센서(6)는 이에 상응하게 가상 안테나 어레이(60 또는 63)를 포함한다.
고도각의 검출을 위하여, 바이스태틱 측정으로부터 형성된 가상 센서(6)의 데이터는 모노스태틱 측정을 실행하는 실제 제3 레이더 센서(3)의 데이터와 결합된다. 이 경우, 제3 레이더 센서(3)는 가상 센서(6)에 대하여 높이에 있어 오프셋되어 있고, 이러한 예시에서는 제3 레이더 센서(3)가 가상 센서(6) 위에 위치하고, 도시되지 않은 다른 예시들에서는 아래에 위치한다. 가상 센서(6)와 제3 레이더 센서(3)는 다시금 가상 개구면(7)을 형성한다.
도 2에 따른 제1 실시예에서, 레이더 센서(1, 2, 3)들은 각각 1차원 안테나 어레이(10, 20, 30)들을 포함한다. 가상 개구면(7)은 고도 방향으로 연장되고, 제3 레이더 센서(3)의 1차원 안테나 어레이(30) 및 가상 센서(6)의 가상 안테나 어레이(60)의 센서면을 포괄한다. 가상 센서(6)를 통한 바이스태틱 측정과 실제 제3 레이더 센서(3)를 통한 모노스태틱 측정의 결합된 평가를 통해 고도각의 검출이 달성된다.
도 3 및 도 4로부터의 제2 실시예 및 제3 실시예에서, 레이더 센서(1, 2, 3)들은 각각 2차원 안테나 어레이(13, 23, 33)를 포함한다. 가상 센서(6)를 통한 바이스태틱 측정과 실제 제3 레이더 센서(3)를 통한 모노스태틱 측정의 결합된 평가를 통해, 고도각의 검출 시의 분해능 개선이 달성된다. 도 3에 따른 제2 실시예에서는 실제 제3 레이더 센서(3)의 안테나 어레이(33)와 가상 센서(6)의 가상 안테나 어레이(63)가 중첩되지 않는다. 이에 따라, 고도각의 검출 시에 최상의 분해능이 달성된다.
도 4에 따른 제3 실시예에서는, 실제 제3 레이더 센서(3)의 안테나 어레이(33)와 가상 센서(6)의 가상 안테나 어레이(63)의 중첩(8)이 발생한다. 이러한 실시예에서는, 제3 레이더 센서(3) 및 가상 센서(6)의 [그리고 이에 따라 간접적으로는 마찬가지로 2개의 실제 레이더 센서(1, 2)들의] 추가적인 위상 교정이 실행될 수 있다. 중첩되는 안테나 채널들[즉 여기서는 제3 레이더 센서(3)의 안테나 어레이(33)의 하위 채널 및 가상 센서(3)의 안테나 어레이(63)의 상위 채널]의 측정치들이 동일해야 하므로, 언급된 중첩된 측정 채널들의 측정치들의 비교를 통해 위상의 보정값이 결정될 수 있다. 이러한 보정값은 각각의 센서(3, 6)의 중첩되지 않는 안테나 채널들에도 적용될 수 있다. 또한, 중첩되는 안테나 채널들의 측정치들이 동일하지 않은 경우에는 정적 목표물과의 비교를 통해 레이더 센서(1, 2, 3)들의 장착 또는 배열 시의 오류도 결정될 수 있다.
평가 시에는, 제3 레이더 센서(3) 및 가상 센서(6)의 원시 데이터, 즉 예를 들어 시간 신호들, 스펙트럼들 등이 평가될 수 있다. 대안적으로는, 도 5에 도시된 바와 같이 전처리된 데이터가 평가된다. 레이더 센서(1, 2, 3)들은 측정(100)을 실행한다. 이 경우, 각각의 레이더 센서(1, 2, 3)는 복수의 검출치들, 예를 들어 목표물들의 간격, 상대 속도, 방위각, 면적 그리고 경우에 따라서는 마찬가지로 고도각을 기록한다. 도 5에서 제1 레이더 센서(1)의 검출치들은 101로 지칭되고, 제2 레이더 센서(2)의 검출치들은 102로 지칭되고, 제3 레이더 센서(3)의 검출치들은 103으로 지칭된다. 제1 레이더 센서(1) 및 제2 레이더 센서(2)의 바이스태틱 측정을 통하여, MIMO에 의해 가상 센서(6)가 형성된다(104). 가상 센서(6)를 통해 링크된 제1 레이더 센서(1) 및 제2 레이더 센서(2)의 검출치(101, 102)들은 제3 레이더 센서(3)의 검출치(103)들과 비교된다(105). 이 경우, 개별 검출치들이 서로 상쇄될 수 있는데, 이는 센서(3, 6)들 사이의 필요한 데이터 전송 속도를 감소시킨다. 센서(3, 6)들에 대한 검출치(101, 102, 103)들의 관련 영역들과 검출치(101, 102, 103)들의 공간 위치들이 서로 비교된다. 검출치(101, 102, 103)들이 일치하지 않으면, 오정렬이 인식 및/또는 보정된다(106). 충분한 일치 시에는, 검출치(101, 102, 103)들의 복소 진폭들이 서로 상쇄됨으로써 공동의 처리(107)가 실행된다.

Claims (10)

  1. 위상 코히어런트 방식으로 서로 연결된 적어도 3개의 레이더 센서(1, 2, 3)들을 구비한 레이더 시스템에 있어서,
    제1 레이더 센서(1)와 제2 레이더 센서(2)는 서로 이격되어 배열되고, 적어도 제1 레이더 센서(1) 및 제2 레이더 센서(2)의 바이스태틱 측정을 통하여 MIMO에 의해 가상 센서(6)가 형성되고, 적어도 하나의 제3 레이더 센서(3)가 가상 센서(6)에 대해 오프셋되어 배열되고, 레이더 시스템은 가상 센서(6)와 적어도 하나의 제3 센서(3)에 의하여 목표물의 고도각을 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 레이더 시스템.
  2. 위상 코히어런트 방식으로 서로 연결된 적어도 3개의 레이더 센서(1, 2, 3)들을 구비한 레이더 시스템에 있어서,
    제1 레이더 센서(1)와 제2 레이더 센서(2)는 서로 이격되어 배열되고, 적어도 제1 레이더 센서(1) 및 제2 레이더 센서(2)의 바이스태틱 측정을 통하여 MIMO에 의해 가상 센서(6)가 형성되고, 제3 레이더 센서(3)가 가상 센서의 위치에 배열되고, 레이더 시스템은 가상 센서(6) 및 제3 레이더 센서(3)에 의하여 레이더 센서(1, 2, 3)들의 교정 및/또는 오정렬 인식을 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 레이더 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 제3 레이더 센서(3)는 제1 레이더 센서(1)와 제2 레이더 센서(2) 사이의 평면에 대하여 높이에 있어 오프셋되어 배열되는 것을 특징으로 하는, 레이더 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 제3 레이더 센서(3)는 제1 레이더 센서(1)와 제2 레이더 센서(2) 사이의 평면에 대해 회전되어 배열되는 것을 특징으로 하는, 레이더 시스템.
  5. 위상 코히어런트 방식으로 서로 연결된 적어도 3개의 레이더 센서(1, 2, 3)들을 구비한 레이더 시스템에 의해 고도각을 검출하기 위한 방법이며, 제1 레이더 센서(1) 및 제2 레이더 센서(2)의 바이스태틱 측정을 통하여 MIMO에 의해 가상 센서(6)가 형성되고(105), 가상 센서(6)의 데이터들과 적어도 하나의 제3 레이더 센서(3)의 데이터들은 위상 코히어런트 방식으로 공동으로 평가됨으로써, 목표물의 고도각이 검출될 수 있고(107) 그리고/또는 레이더 센서(1, 2, 3)들의 교정 및/또는 오정렬 인식이 실행될 수 있는(106), 고도각을 검출하기 위한 방법.
  6. 제5항에 있어서, 공동의 평가 시에는 센서들의 원시 데이터들 및/또는 전처리된 데이터들이 사용되는 것을 특징으로 하는, 고도각을 검출하기 위한 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 따른 방법의 각각의 단계를 실행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램.
  8. 제7항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장된 머신 판독 가능한 저장 매체.
  9. 제5항 또는 제6항에 따른 방법에 의하여 고도각을 검출하도록 그리고/또는 레이더 센서(1, 2, 3)들의 교정 및/또는 오정렬 인식을 실행하도록 구성된 전자 제어 장치(5).
  10. 자동차에서의 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 레이더 시스템의 사용.
KR1020247011614A 2021-09-14 2022-08-31 가상 센서를 사용하는 레이더 시스템 및 방법 KR20240055085A (ko)

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