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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Interferenzbestimmungsverfahren
für FMCW-Radare
zum Bestimmen eines Auftretens einer Interferenz zwischen einem
FMCW-Radar und irgendeinem anderen Radar und einen FMCW-Radar, welcher
ein Auftreten einer Interferenz mit irgendwelchen anderen Radaren
bestimmt.
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FMCW-Radare
sind herkömmlicher
Weise als einer von in ein Fahrzeug eingebauten Radaren verwendet
worden, um irgendein Hindernis, einen Abstand zu einen vorausfahrenden
Fahrzeug und eine relative Geschwindigkeit zu dem vorausfahrenden
Fahrzeug zu erfassen.
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Der
FMCW-Radar sendet eine Radarwelle frequenzmoduliert, so dass sich
ihre Frequenz zeitlich linear ändert.
Er empfängt
eine reflektierte Welle, die die von einem Ziel reflektierte Radarwelle
ist, und mischt das Sendesignal und das empfangene Signal, um ein Überlagerungssignal
zu erzeugen. Dieses Überlagerungssignal
wird Frequenzanalysen (FFT oder dergleichen) unterzogen, um die
Frequenz einer Spitzenkomponente (Überlagerungsfrequenz) zu erfassen.
Die relative Geschwindigkeit zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem
Ziel, das die Radarwelle reflektiert hat, und der Abstand zu dem
Ziel werden auf der Grundlage der Überlagerungsfrequenz bestimmt.
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In
dem Fall von 11 empfängt ein in ein Fahrzeug eingebautes
Radar Rs eines eigenen Fahrzeugs S nicht nur die reflektierte Welle,
die sich aus der Radarwelle ergibt, die es selbst (der Radar R)
gesendet hat. Es kann ebenso eine Radarwelle empfangen, die von
irgendeinem anderen in ein Fahrzeug eingebauten Radar Ri in irgendeinem
anderen beeinflussenden Fahrzeug, wie zum Beispiel einem ankommenden
Fahrzeug oder einem seitlich fahrenden Fahrzeug (nicht gezeigt),
gesendet wird. Als Ergebnis kann eine Interferenz zwischen den in
ein Fahrzeug eingebauten Radaren Rs und Ri auftreten. Wenn eine
derartige Interferenz auftritt, ergibt sich das folgende Problem:
eine Überlagerungsfrequenz kann
nicht genau erfasst werden und eine relative Geschwindigkeit oder
ein Abstand wird fehlerhaft bestimmt.
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Zum
Lösen dieses
Problems schlägt
die JP-A-2002-168947 ein FMCW-Radar
vor, der mit einer Interferenzerfassungseinheit versehen ist. Diese Interferenzerfassungseinheit
bestimmt, dass eine Interferenz auf Grund von irgendeinem anderen
Radar in den folgenden Fällen
aufgetreten ist: Fälle,
in denen die Amplitude eines empfangenen Signals oder eines Überlagerungssignals
höher als
ein im Voraus eingestellter Schwellwert für die Amplitude ist; und Fälle, in
denen eine erfasste Überlagerungsfrequenz (die
Frequenz der Spitzenkomponente eines Überlagerungssignals) höher als
ein im Voraus eingestellter Schwellwert für die Frequenz ist.
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Verfahren,
bei welchen eine Amplitude mit einem Schwellwert für eine Amplitude
verglichen wird, beruhen auf der folgenden Idee: Wenn eine Interferenz
von irgendeinem anderen Radar auftritt, wird eine Radarwelle von
dem anderen Radar zusätzlich zu
der reflektierten Welle empfangen, die dem relevanten Radar zugehörig ist;
deshalb wird die Amplitude eines empfangenen Signals oder ein Überlagerungssignal
verglichen mit Fällen
erhöht,
in denen es keine Interferenz gibt. Verfahren, bei welchen eine Frequenz
mit einem Schwellwert für
eine Frequenz verglichen wird, beruhen auf der folgenden Idee: wenn
eine Frequenz, die dem Maximalwert innerhalb eines Erfassungsbereichs
entspricht, als ein Schwellwert für eine Frequenz eingestellt
ist, kann es bestimmt werden, ob irgendein anomales Eingangssignal über dem
Erfassungsbereich vorhanden ist oder nicht.
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Jedoch
führen
die Verfahren, bei welchen ein Erfassen einer Interferenz aus der
Amplitude eines empfangenen Signals oder eines Überlagerungssignals bestimmt
wird, zu einem Verfahren einer möglichen
fehlerhaften Erfassung. In Fällen,
in denen die Amplitude einer Interferenzwelle niedrig ist, entsteht ein
Problem, das in 12A dargestellt
ist. Das heißt,
die Amplitude eines empfangenen Signals oder eines Überlagerungssignals überschreitet
nicht einen Schwellwert Vh für
die Amplitude. Obgleich eine Interferenz mit irgendeinem anderen
Radar tatsächlich
auftritt, wird deshalb diese Interferenz nicht erfasst. In Fällen, in
denen ein Niederfrequenzrauschen (Welligkeit), das erzeugt wird,
wenn eine Sendeantenne und eine Empfangsantenne nicht ausreichend
isoliert sind, oder bezüglich ähnlichen
Gelegenheiten auftritt, entsteht ein Problem, das in 12B dargestellt ist. Das
heißt,
die Amplitude überschreitet
den Schwellwert Vh für
die Amplitude. Obgleich eine Interferenz mit irgendeinem anderen Radar
tatsächlich
nicht auftritt, wird eine Interferenz erfasst.
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Niederfrequenzrauschen
könnte
durch ein Filter entfernt werden. In diesem Fall tritt jedoch das folgende
Problem auf: ein Überlagerungssignal
einer niedrigen Frequenz, das aus einer reflektierten Welle von
einem Ziel entsteht, das in einem kurzen Abstand vorhanden ist,
wird ebenso abgeschwächt.
Als Ergebnis kann die Erfassungsfähigkeit für einen kurzen Bereich verschlechtert
werden.
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Die
Verfahren, bei welchen ein Auftreten einer Interferenz aus einer Überlagerungsfrequenz
(die Frequenz der Spitzenkomponente eines Überlagerungssignals) Fb bestimmt
wird, führen
zu dem folgenden Problem. Diese Verfahren beruhen auf der Vorbedingung,
dass das eigene Fahrzeug und irgendein anderes Fahrzeug (die Quelle
einer Interferenzwelle RF) in dem Modulationsgradient einer Radarwelle
identisch zueinander sein müssen,
die von dem in ein Fahrzeug eingebauten Radar (FMCW) gesendet wird,
wie es in 13A dargestellt
ist. Bezüglich
einer praktischen Verwendung kann kein Auftreten einer Interferenz
in weitgehend allen Fällen
erfasst werden.
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Der
Grund ist wie folgt: auch dann, wenn es lediglich eine geringfügige Differenz
des Modulationsgradienten zwischen einer empfangenen Welle auf der
Grundlage einer gesendeten Welle von dem eigenen Fahrzeug und einer
empfangenen Welle auf der Grundlage einer gesendeten Welle von irgendeinem
anderen Fahrzeug gibt, entsteht ein Problem. Die Gradientendifferenz
wird die Frequenz eines Überlagerungssignals,
wie es in 13B dargestellt ist.
Deshalb enthält
das Überlagerungssignal
eine Breitband-Frequenzkomponente. Als Ergebnis wird, wenn der Rauschboden
des Überlagerungssignals ansteigt,
lediglich eine bestimmte Frequenzkomponente aus diesem Grund alleine
nicht auffallend vergrößert. Das
heißt,
sie wird nicht als eine Frequenzspitze erfasst.
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Ebenso
führen
die Verfahren, bei welchen ein Auftreten einer Interferenz aus einer Überlagerungsfrequenz
bestimmt wird, auch dann zu dem folgenden Problem, wenn alle der
FMCW-Radare den identischen Modulationsgradient einer Radarwelle aufweisen:
in Fällen,
in denen ein in einem Fahrzeug eingebautes Radar irgendeines anderen
Fahrzeugs kein FMCW ist, tritt die Erscheinung auf, die in 13C dargestellt ist. (Beispiele
von anderen Verfahren als FMCW beinhalten einen Zweifrequenz-CW,
einen Mehrfrequenz-CW, Puls, Breitspektrum und dergleichen.) Das
heißt,
eine Frequenzkomponente, die in einem Überlagerungssignal unter dem
Einfluss einer Interferenzwelle vorhanden ist, wird unzweifelhaft
Breitband und ein Auftreten einer Interferenz kann nicht erfasst
werden.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Interterenzerfassungsverfahren
für FMCW-Radare
und einen FMCW-Radar zu schaffen, bei welchen in Fällen, in
denen eine Interferenz auftritt, diese ohne einen Ausfall unberücksichtigt
des Verfahrens erfasst werden kann, auf welchem ein Radar als die
Quelle einer Interferenz beruht.
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Diese
Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 und 5 angegebenen Maßnahmen
gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand
der abhängigen
Ansprüche.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Sendesignal einer Radarwelle,
die frequenzmoduliert ist, so dass sich ihre Frequenz zeitlich ändert, mit
einem empfangenen Signal einer reflektierten Welle gemischt, das
die Radarwelle ist, die von einem Ziel reflektiert wird, um ein Überlagerungssignal
zu erzeugen. Das Überlagerungssignal wird
abgetastet. Wenn eine Änderung
der abgetasteten Daten, die durch dieses Abtasten erzielt werden, einen
im Voraus eingestellten oberen Grenzwert überschreitet, wird es bestimmt,
dass eine Interferenz mit irgendeinem anderen Radar aufgetreten
ist.
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Daher
wird das Auftreten einer Interferenz nicht direkt durch die Amplitude
des Überlagerungssignals
(abgetastete Daten), sondern durch ihre Änderung bestimmt. Deshalb kann
ein Auftreten einer Interferenz auch in Fällen ohne Ausfall erfasst werden,
in denen Niederfrequenzrauschen auf das Überlagerungssignal überlagert
ist, oder in Fällen,
in denen die Amplitude einer Interferenzwelle niedrig ist.
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Die
Signalwelle in Form des Überlagerungssignals,
auf welche eine Breitband-Frequenzkomponente unter dem Einfluss
einer Interferenz überlagert ist,
wird gestört
und ihre Amplitude ändert
sich mit hohen Geschwindigkeiten insbesondere auf Grund des Folgenden:
das Vorhandensein einer Frequenzkomponente, die höher als
die Maximalfrequenz des Überlage rungssignals
ist, die durch die maximale relative Geschwindigkeit oder den maximalen
Abstand bestimmt wird, der mit einem FMCW-Radar erfasst werden kann.
Deshalb kann ein Auftreten einer Interferenz aus einer Änderung
dieser Amplitude (das heißt,
den abgetasteten Daten) bestimmt werden.
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Die Überlagerungsfrequenz
der Signalkomponente des Überlagerungssignals
auf der Grundlage der reflektierten Welle, die eine Radarwelle ist,
die von einem Ziel reflektiert wird, ist hoch. Wie es in 8A dargestellt
ist, wird die empfangene Leistung dieser reflektierten Welle mit
einem Erhöhen
des Abstands von dem Ziel, das heißt mit einem Erhöhen der Überlagerungsfrequenz,
verringert.
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8B stellt
die Wellenform des Überlagerungssignals
auf der Grundlage der reflektierten Welle von einem Ziel SDT in
einem kurzen Abstand dar; 8D ist
ihre vergrößerte Darstellung; 8C stellt die
Wellenform des Überlagerungssignals
auf der Grundlage einer reflektierten Welle von einem Ziel LDT in
einem langen Abstand dar; und 8E ist ihre
vergrößerte Darstellung.
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Wie
es in den 8B bis 8E gezeigt
ist, ist bezüglich
der Signalkomponente eines Überlagerungssignals
auf der Grundlage der reflektierten Welle von einem Ziel SDT in
einem kurzen Abstand die Amplitude (die abgetasteten Daten) groß, aber
ist die Überlagerungsfrequenz
niedrig (ist die variable Amplitudenperiode lang). Wie es in 8F dargestellt
ist, kann eine Änderung
|VD| der Amplitude (der abgetasteten Daten) auf einen bestimmten
Schwellwert oder einen unteren Wert unterdrückt werden. Bezüglich der
Signalkomponente des Überlagerungssignals
auf der Grundlage der reflektierten Welle von einem Ziel LDT in
einem langen Abstand ist die Überlagerungsfrequenz
hoch (ist die variable Amplitudenperiode kurz), ist aber die Amplitude
(die abgetasteten Daten) klein. In diesem Fall kann ebenso, wie
es in 8G dargestellt ist, eine Änderung
|VD| der Amplitude (der abgetasteten Daten) auf einen bestimmten
Schwellwert oder unteren Wert unterdrückt werden. Das heißt, die
reflektierte Welle von dem Ziel, das zu erfassen ist, wird nicht
fehlerhaft wie die auf Grund des Einflusses einer Interferenz erfasste.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein FMCW-Radar wie
folgt aufgebaut: Eine Sende- und Empfangsschaltung sendet eine Radarwelle,
die frequenzmoduliert ist, so dass sich ihre Frequenz linear zeitlich ändert. Gleichzeitig empfängt sie
eine reflektierte Welle, die die Radarwelle ist, die von einem Ziel
reflektiert wird. Die Sende- und Empfangseinrichtung mischt das
Sendesignal der Radarwelle und das empfangene Signal der reflektierten
Welle, um ein Überlagerungssignal
zu erzeugen. Auf der Grundlage dieses Überlagerungssignals wird die
relative Geschwindigkeit zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem Ziel
oder der Abstand zu dem Ziel bestimmt.
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Das Überlagerungssignal,
das von der Sende- und Empfangsschaltung erzeugt wird, enthält eine
Signalkomponente, die gleich oder größer als die maximale Frequenz
des Überlagerungssignals ist,
das auf der Grundlage der maximalen relativen Geschwindigkeit oder
des maximalen Abstands bestimmt wird, die von dem FMCW-Radar erfasst
werden kann. Dieses Überlagerungssignal,
das von der Sende- und Empfangsschaltung erzeugt wird, wird durch
eine Abtastschaltung abgetastet.
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Dann
berechnet eine Änderungsberechnungseinrichtung
eine Änderung
der abgetasteten Daten, die als das Ergebnis eines Abtastens durch die
Abtastschaltung erzielt werden. Wenn die berechnete Änderung
einen im Voraus eingestellten oberen Grenzwert überschreitet, bestimmt eine
Bestimmungsschaltung, dass eine Interferenz mit irgendeinem anderen
Radar aufgetreten ist.
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Wenn
ein Ziel vorhanden ist, das eine große effektive Reflexionsschnittfläche aufweist,
ist die empfangene Leistung der reflektierten Welle von dem Ziel
größer als
diejenige, die normale effektive Reflexionsschnittflächen aufweist,
wie es in 9A gezeigt ist. Das heißt, eine
große
empfangene Energie wird erzielt, obgleich das Ziel ein Ziel in einem langen
Abstand ist, das eine hohe Überlagerungsfrequenz
aufweist. Wie es in den 9B (normales
Abtasten) und 9D (Überabtasten) gezeigt ist, wird deshalb
eine Änderung
|VD| der Amplitude (der abgetasteten Daten) erhöht und überschreitet einen Schwellwert
TH. Als Ergebnis gibt es eine Möglichkeit,
dass es fehlerhaft erfasst werden kann, dass eine Interferenz aufgetreten
ist.
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Um
damit fertig zu werden, ist es bevorzugt, dass die Abtastschaltung
das Überlagerungssignal mit
einer Abtastfrequenz abtasten sollte, die höher als das Zweifache der maximalen
Frequenz des Überlagerungssignals
ist. Das heißt,
es ist bevorzugt, dass die Abtastschaltung ein Überabtasten ausführen sollte.
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In
diesem Fall werden, wie es in den 9C und 9E dargestellt
ist, Daten in kürzeren
Zeitintervallen gesammelt. Deshalb kann eine Änderung |VD| der Amplitude
eines Überlagerungssignal
innerhalb Abtastintervallen, das heißt, eine Änderung der abgetasteten Daten,
unterdrückt
werden.
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Genauer
gesagt findet in Fällen,
in denen die maximale Frequenz des Überlagerungssignal, das auf
der Grundlage einer Erfassungsfähigkeit
eingestellt ist, der 1/2 der Abtastfrequenz entspricht, das Folgende
statt: die Beziehung zwischen der Signalwellenform des Überlagerungssignals,
das lediglich Frequenzkomponenten enthält, die kleiner als die maximale
Frequenz sind, das heißt,
die Signalwellenform des Überlagerungssignals,
das frei von einer Interferenz ist, und dem Abtastzeitpunkt ist
in 10A dargestellt. Dies ist auch dann der Fall, wenn
ein Fall erfasst wird, in dem sich die Amplitude im äußersten
Ausmaß ändert. Die
Beziehung zwischen der Sig nalwellenform eines Überlagerungssignals, das eine
Frequenzkomponente enthält,
die größer als
die maximale Frequenz ist, das heißt, das Überlagerungssignal, das zu
einer Interferenz führt, und
einem Abtastzeitpunkt ist in 10B dargestellt.
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Deshalb
wird, wenn es keine Interferenz gibt, der maximale Wert der Amplitudenänderung
(der abgetasteten Daten) ohne Ausfall durch ein Überabtasten verringert. Wenn
es jedoch eine Interferenz gibt, wird sie nicht immer verringert.
Als Ergebnis kann ein Auftreten einer Interferenz mit einer höheren Genauigkeit
durch ein Bestimmen auf der Grundlage einer Amplitudenänderung
(der abgetasteten Daten) erfasst werden.
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Nachstehend
erfolgt die Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung.
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Es
zeigt:
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1 ein
Blockschaltbild eines in ein Fahrzeug eingebauten Radars;
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2 einen
Graph eines Einstellens einer von einem in ein Fahrzeug eingebauten
Radar gesendeten Radarwelle;
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3 ein
Flussdiagramm einer Interferenzbestimmungsverarbeitung;
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4A bis 4C Graphen
und ein Signaldiagramm eines von einer Interferenzwelle von einem
CW-Radar erzeugten Überlagerungssignals;
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5A und 5B Graphen
von durch Interferenzwellen von einem Pulsradar und einem FMCW-Radar
erzeugten Überlagerungssignalen;
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6A bis 6E Graphen
von Beziehungen zwischen einer Änderung
der abgetasteten Daten und ihrer Absolutwerte und Schwellwerte an
einem Abschnitt, der keiner Interferenz unterliegt, und einem Abschnitt,
der einer Interferenz unterliegt;
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7A und 7B Graphen
von Beziehungen zwischen einer Änderung
der abgetasteten Daten und einer Toleranz, die durch Schwellwerte
definiert ist;
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8A bis 8G Graphen,
die darstellen, dass auch bei einer hohen Überlagerungsfrequenz keine
fehlerhafte Erfassung durchgeführt
wird;
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9A bis 9E Graphen
des Effekts eines Überabtastens;
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10A und 10B Graphen
des Prinzips, das der Erscheinung unterliegt, dass ohne eine Interferenz
die maximale Änderung
der abgetasteten Daten durch Ausführen eines Überabtastens verringert wird;
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11 eine
schematische Ansicht eines Beispiels eines Falls, in dem eine Interferenz
zwischen in ein Fahrzeug eingebauten Radaren auftritt;
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12A und 12B Signaldiagramme von
Problemen, die einem herkömmlichen
FMCW-Radar zugehörig
sind; und
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13A bis 13C Graphen
von Problemen, die einem herkömmlichen
FMCW-Radar zugehörig
sind.
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Es
wird auf 1 verwiesen. Ein in ein Fahrzeug
eingebautes Radar 2 beinhaltet: einen D/A-Wandler 10,
der ein Dreieckwellen-Modulationssignal M gemäß einer Modulationsanweisung
erzeugt; einen spannungsgesteuerten Oszillator bzw. VCO 14,
an welchen über
ein Puffer 12 das Modulationssignal M angelegt wird, das
von dem D/A-Wandler 10 erzeugt wird, und der seine Oszillationsfrequenz
in Übereinstimmung
mit dem Modulationssignal M ändert;
einen Teiler 16, der die Energie des Ausgangssignals des
VCO 14 in ein Sendesignal Ss und ein lokales Signal L teilt;
eine Sendeeinrichtung 18, die eine Radarwelle abstrahlt,
die dem Sendesignal Ss entspricht.
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Das
Radar 2 beinhaltet weiterhin: eine Empfangsantenneneinheit 20,
die aus N Empfangsantennen aufgebaut ist, die Radarwellen empfangen;
einen Empfangsschalter 22, der eindeutig und aufeinanderfolgend
irgendeine der Antennen der Empfangsantenneneinheit 20 in Übereinstimmung
mit einem Taktsignal P auswählt
und ein empfangenes Signal Sr von der ausgewählten Antenne an die nachfolgende
Stufe anlegt; einen Mischer 24, der das empfangene Signal
Sr, das von dem Empfangsschalter 22 angelegt wird, und
das lokale Signal L mischt, um ein Überlagerungssignal B zu erzeugen;
einen Verstärker 26,
der das Überlagerungssignal
B verstärkt,
das von dem Mischer 24 erzeugt wird; einen A/D-Wandler 28,
der das an dem Verstärker 26 verstärkte Überlagerungssignal
B in Übereinstimmung mit
dem Taktsignal P abtastet und es in digitale Daten wandelt; eine
Taktsteuereinheit 30, die das Taktsignal P erzeugt; und
eine Signalverarbeitungseinheit 32, die die Modulationsanweisung
zu dem D/A-Wandler 10 ausgibt, eine Signalverarbeitung
bezüglich
den abgetasteten Daten des Überlagerungssignals
B durchführt,
die über
den A/D-Wandler 28 eingegeben werden und dadurch den Abstand
zu einem Ziel, das eine Radarwelle reflektiert, die relative Geschwindigkeit
zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem Ziel und die Richtung bestimmt,
in welcher das Ziel vorhanden ist.
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Der
VCO 14 erzeugt ein Hochfrequenzsignal in einem Millimeterwellenband,
das so moduliert ist, dass sich seine Frequenz linear und allmählich mit der
Zeit in Übereinstimmung
mit dem Dreieckswellen-Modulationssignal M erhöht oder verringert. Das Hochfrequenzsignal
ist derart aufgebaut, dass sich seine Frequenz ändert, wie es in 2 dargestellt
ist. Das heißt,
wenn die Mittenfrequenz Fo ist, wird die Frequenz während einer
Durchlaufzeit ΔT um
einen Frequenzschwankungsbereich Δf
linear erhöht,
und dann wird die Frequenz während
der gleichen Durchlaufzeit ΔT
linear um den Frequenzspannungsbereich Δf verringert. Jedoch kann die
Mittenfrequenz Fo in Übereinstimmung
mit einer Anweisung aus der Signalverarbeitungseinheit 32 beliebig
geändert
werden.
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Jede
Antenne der Empfangsantenneneinheit 20 ist derart eingestellt,
dass ihre Strahlenbreite die gesamte Strahlenbreite der Sendeantenne 18 beinhaltet.
Die Strahlenbreite von jeder Antenne ist gleich dem Bereich eines
Winkels, in welchem eine Verringerung eines Verstärkungsfaktors
relativ zu der Vorwärtsrichtung
3 dB oder weniger ist. Die Antennen sind ch1 bis chN zugewiesen.
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Die
Taktsteuereinheit 30 erzeugt einen Pulszug, dessen Periode
Tx ist, als das Taktsignal P. Wenn die Anzahl von Seiten eines Abtastens
pro Kanal Dpc ist und die Abtasttrequenz pro Kanal fs ist, wird
die Periode des Taktsignals P durch den Ausdruck (1) gebildet und
wird die Abtastfrequenz fx durch die Gleichung (2) gebildet. Tx = 1/fx = ΔT/N/Dpc (1) Fx = N × fs (2)
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Die
Abtastfrequenz fs pro Kanal ist derart eingestellt, dass sie gleich
einem Wert ist, der größer als
die maximale Frequenz eines zu erfassenden Überlagerungssignals ist. Der
Wert ist vorzugsweise zweimal die maximale Frequenz oder größer. Das heißt, sie
ist derart eingestellt, dass ein Überabtasten ausgeführt wird.
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Der
Empfangsschalter 22 ist derart aufgebaut, dass der folgende
Vorgang durchgeführt
wird: er ändert
aufeinander folgend den ausgewählten Kanal
zu jeder Zeit, zu der ein Puls eingegeben wird, in Übereinstimmung
mit dem Taktsignal P; und er wählt aufeinander
folgend alle der N Kanäle
(ch1 bis chN) aus und wählt
diese wiederholt aus.
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Die
Signalverarbeitungseinheit 32 ist auf der Grundlage eines
bekannten Mikrocomputers aufgebaut, der aus einer CPU, einem ROM
und einem RAM aufgebaut ist. Zusätzlich
ist die Signalverarbeitungseinheit 32 mit einem digitalen
Signalprozessor bzw. DSP zum Durchführen einer schnellen Fourier-Transformation
bzw. FFT bezüglich
Daten versehen, die über
den A/D-Wandler 28 eingegeben werden. Sie führt die
folgende Verarbeitung aus: eine Verarbeitung, um die Modulationsanweisung
zu erzeugen, um zu bewirken, dass die Frequenz während der Durchlaufzeit ΔT um den
Frequenzschwankungsbereich Δf
linear erhöht
(nach oben moduliert) wird, und danach während der Durchlaufzeit ΔT um den
Frequenzschwankungsbereich Δf
linear verringert (nach unten moduliert) wird; eine Abstands/Relativgeschwindigkeits/Richtungserfassungsverarbeitung,
um den Abstand zu einem Ziel, die relative Geschwindigkeit zwischen
dem eigenen Fahrzeug und dem Ziel und die Richtung, in welcher das
Ziel vorhanden ist, auf der Grundlage der abgetasteten Daten des Überlagerungssignals
B, die über
den A/D-Wandler 28 erzielt werden, während der Durchlaufzeit ΔT zu bestimmen;
und eine Interferenzbestimmungsverarbeitung, um das Vorhandensein/Nichtvorhandensein
einer Interferenz mit irgendeinem anderen Radar zu bestimmen.
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In
dem vorhergehenden in ein Fahrzeug eingebauten Radar 2 wird
der Teiler 16 das Hochfrequenzsignal, das von dem VCO 14 erzeugt
wird, in Übereinstimmung
mit einem Modulationssignal einer Energieteilung unterziehen. Als
Ergebnis werden das Sendesignal Ss und das lokale Signal L erzeugt
und wird dieses Sendesignal Ss als Radarwelle über die Sendeantenne 18 gesendet.
Die Radarwelle, die von der Sendeantenne 18 gesendet wird,
wird von einem Ziel, wie zum Beispiel einem vorausfahrenden oder an kommenden
Fahrzeug, reflektiert und kommt als eine reflektierte Welle zurück, die
von allen der Empfangsantennen der Empfangsantenneneinheit 20 empfangen
wird. Lediglich das empfangene Signal Sr auf dem Empfangskanal chi
(i = 1 bis N), der von dem Empfangsschalter 22 ausgewählt wird,
wird dem Mischer 24 zugeführt. Der Mischer 24 mischt das
lokale Signal L aus dem Teiler 16 in das Empfangssignal
Sr, um das Überlagerungssignal
B zu erzeugen. An dem Verstärker 26 verstärkt, wird
das Überlagerungssignal
B in Übereinstimmung
mit dem Taktsignal P an dem A/D-Wandler abgetastet und in die Signalverarbeitungseinheit 32 eingegeben.
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Als
Ergebnis ist eine Messung, die gleich einer Periode ist, die eine
Aufwärtsmodulation
und eine Abwärtsmodulation
beinhaltet (Durchlaufzeit 2 × ΔT), beendet.
Daher werden Npc Stücke
von abgetasteten Daten bezüglich
von jedem der Kanäle
ch1 bis chNc und bezüglich
jeder Aufwärtsmodulation
und Abwärtsmodulation
in die Signalverarbeitungseinheit 32 eingegeben.
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Eine
Interferenzbestimmungsverarbeitung wird von der Signalverarbeitungseinheit 32 auf
der Grundlage von abgetasteten Daten ausgeführt, die eingegeben werden,
wie es in 3 gezeigt ist. Diese Verarbeitung
wird bezüglich
jedem Kanal chi (i = 1 bis N) durchgeführt. Wenn abgetastete Daten
auf dem relevanten Signal chi erfasst werden, wird die Verarbeitung
gestartet.
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Zuerst
wird in S110 eine Änderung
VD von den vorher abgetasteten Daten auf dem Kanal chi berechnet,
wenn die abgetasteten Daten auf dem relevanten Kanal chi erfasst
werden. Die vorhergehend abgetasteten Daten sind die abgetasteten
Daten, die eine Periode 1/fs zuvor erfasst worden sind.
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Es
wird in S120 bestimmt, ob der Absolutwert |VD| dieser Änderung
größer als
ein im Voraus eingestellter Schwellwert TH ist. Wenn der Abso lutwert
|VD| der Änderung
gleich oder kleiner als der Schwellwert TH ist, wird die später beschriebene
normale Verarbeitung in S130 durchgeführt und wird die Verarbeitung
beendet. Wenn der Absolutwert |VD| größer als der Schwellwert TH
ist, wird die später
beschriebene Interferenzverarbeitung in S140 durchgeführt und
wird die Verarbeitung beendet. Hierbei muss der Schwellwert TH auf
einen Wert eingestellt sein, der größer als der Absolutwert |VD|
der Änderung
der abgetasteten Daten ist, die erzielt werden, wenn die Signalkomponente
der maximalen Überlagerungsfrequenz,
die zu erfassen ist, mit dem relevanten Radar 2 abgetastet
wird. Die Signalkomponente ist eine Signalkomponente, die erzielt
wird, wenn die reflektierte Welle von dem Ziel, das an dem maximalen
Erfassungsabstand vorhanden ist, empfangen wird. Zu diesem Zeitpunkt
muss jedoch die effektive Reflexionsschnittfläche des Ziels an dem Maximum
sein.
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In
der normalen Verarbeitung (S130) wird der folgende Vorgang durchgeführt: wenn
zum Beispiel ein k-faches Überabtasten
durchgeführt
wird, werden Daten ausgedünnt,
um die Anzahl von Stücken
von Daten auf 1/k zu verringern. Das heißt, abgetastete Daten werden
lediglich einmal alle k Zeiten gespeichert. In der Interferenzverarbeitung
(S140) werden abgetastete Daten ausgedünnt, um die Anzahl von Stücken von
Daten auf 1/k wie bei der normalen Verarbeitung zu verringern. Wenn
eine Zeit zum Speichern der abgetasteten Daten kommt, wird der Wert der
abgetasteten Daten auf null gesetzt, bevor er gespeichert wird.
Das heißt,
abgetastete Daten, die erfasst werden, wenn eine Interferenz auftritt,
werden auf null interpoliert. Jedoch ist der Wert, mit welchem eine
Interpolation ausgeführt
wird, nicht auf null beschränkt
und eine Interpolation kann durch Schätzen aus den vorhergehenden
Daten und den nachfolgenden Daten ausgeführt werden.
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Die
abgetasteten Daten, die wie zuvor gespeichert sind, werden einer
FFT-Verarbeitung unterzogen und die folgenden werden durch eine
Abstands/Relativgeschwindigkeits/Richtungserfassungsverarbeitung
bestimmt, die auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Verarbeitung
durchgeführt wird:
der Abstand zu dem Ziel (zum Beispiel dem Fahrzeug voraus), die
relative Geschwindigkeit zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem Ziel,
die Richtung in welcher das Ziel vorhanden ist, und dergleichen.
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Wenn
die abgetasteten Daten, die durch die Interferenzverarbeitung auf
null gesetzt worden sind, höher
als ein im Voraus eingestellter oberer Grenzwert sind, kann zum
Beispiel der folgende Vorgang durchgeführt werden: eine FFT-Verarbeitung
wird nicht durchgeführt
und die abgetasteten Daten werden verworfen; eine Periode, während welcher
eine Interferenz auftritt, wird auf der Grundlage der abgetasteten
Daten identifiziert, die durch die Interferenzverarbeitung auf null
gesetzt worden sind, und die abgetasteten Daten, die während der
identifizierten Periode erzielt werden, werden alle auf null gesetzt.
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Wenn
ein Auftreten einer Interferenz erfasst wird, kann zum Beispiel
der folgende Vorgang durchgeführt
werden: die Mittenfrequenz Fo des VCO 5 wird geändert und
die Radarwelle wird unter Verwendung eines Frequenzbands gesendet,
das unterschiedlich zu dem der Interferenzwelle ist; in Fällen, in
denen die Richtung, von welcher eine Interferenzwelle kommt, erfasst
werden kann, wird der Empfang von Radarwellen aus dieser Richtung
verhindert.
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In
dem derart aufgebauten in dem Fahrzeug eingebauten Radar 2 findet
das Folgende statt, wenn die Interferenzwelle von irgendeinem anderen
in ein Fahrzeug eingebautes Radar, CW-Radar, empfangen wird. Die 4A bis 4C stellen
einen Fall dar, in dem eine Interferenzwelle von einem CW-Radar
empfangen wird. Wie es in 4A dargestellt
ist, wird die Differenz zwischen einem frequenzmodulierten lokalen
Signal L und einem Interferenzsignal einer bestimmten Frequenz eine
Signalkomponente eines Überlagerungssignals
B. Deshalb enthält
das Überlagerungssignal
B gleich mäßig Frequenzkomponenten
von 0 bis fi.
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Die
Frequenz fi ist das Durchlassband, das die obere Grenze der Betriebsfrequenz
des Mischers 24 und des Verstärkers 26 ist. Es wird
auf einen Wert eingestellt, der ausreichend größer (zum Beispiel 2 oder so)
als die Abtasttrequenz fx ist, so dass das empfangene Signal Sr
an dem Empfangsschalter 22 zeitmultiplext wird, oder das
zeitmultiplexte Überlagerungssignal
B wird nicht verschlechtert werden, wie es in 4B gezeigt
ist.
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Deshalb
wird das Überlagerungssignal
B, das eine derartige Breitband-Frequenzkomponente enthält, gestört und wird
seine Amplitude (Spannung) schnell geändert, wie es in 4C gezeigt
ist.
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Ebenso
wird in den folgenden Fällen
ein Überlagerungssignal,
das die Breitband-Frequenzkomponente enthält, wie in dem Fall des CW-Radars erzeugt.
Deshalb wird, wenn eine Interferenz auftritt, das Überlagerungssignal
B gestört
und wird seine Amplitude schnell geändert. Derartige Fälle beinhalten:
Fälle,
in denen eine Interferenzwelle von einem Pulsradar empfangen wird,
der gepulste Radarwellen einer bestimmten Frequenz sendet, wie es
in 5A gezeigt ist; und Fälle, in denen eine Interferenzwelle von
einem FMCW-Radar empfangen wird, dessen Modulationsgradient einer
Radarwelle von dem in ein Fahrzeug eingebauten Radar 2 unterschiedlich
ist, wie es in 5B dargestellt ist.
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6A zeigt
ein Wellenformdiagramm eines Überlagerungssignals,
das teilweise von einer Interferenzwelle beeinflusst wird; 6B zeigt
eine vergrößerte Darstellung
eines Abschnitts, der nicht von der Interferenz in dem Wellenformdiagramm
in 6A beeinflusst wird; und 6C zeigt
eine vergrößerte Darstellung
des Abschnitts, der von der Interferenz in 6A beeinflusst
wird. 6D zeigt einen Graph, der den
Absolutwert |VD| der Änderung der
abgetasteten Daten und die Amplitude des Überlagerungssignals B zeigt,
die durch die Interferenzbestimmungsverarbeitung bestimmt wird,
entsprechend 6B. 6E zeigt
einen Graph, der ähnlich
den Absolutwert |VD| der Änderung
der abgetasteten Daten entsprechend 6C darstellt.
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Wie
es in den 6B und 6D gezeigt ist, ändert sich
in dem Abschnitt, der nicht von der Interferenz beeinflusst wird,
die Amplitude des Überlagerungssignals
B nicht stark in einer kurzen Zeit, der Abtastperiode 1/fs. Deshalb überschreitet
der Absolutwert |VD| der Änderung
der abgetasteten Daten nicht den Schwellwert CH. Wie es in den 6C und 6E gezeigt
ist, ändert
sich in dem Abschnitt, der von der Interferenz beeinflusst wird,
die Amplitude des Überlagerungssignals
B stark in einer kurzen Zeit, der Abtastfrequenz 1/fs, auf Grund
des Vorhandenseins von Breitbandsignalkomponenten, insbesondere
einer hohen Frequenzkomponente. Deshalb überschreitet der Absolutwert
|VD| der Änderung
der abgetasteten Daten den Schwellwert TH und wird das Auftreten
einer Interferenz erfasst.
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Wie
es zuvor beschrieben worden ist, bestimmt das in ein Fahrzeug eingebaute
Radar 2 ein Auftreten einer Interferenz nicht direkt durch
die abgetasteten Daten einer Amplitude des Überlagerungssignals B, sondern
durch den Absolutwert |VD| der Änderung.
Deshalb kann ein Auftreten einer Interferenz ohne einen Ausfall
unberücksichtigt
des Verfahrens, auf welchem ein Radar als die Quelle einer Interferenz
beruht und auch dann erfasst werden, wenn die Amplitude der Interferenzwelle
niedrig ist. Zusätzlich
kann in Fällen,
in denen ein Niederfrequenzrauschen auf das Überlagerungssignal B überlagert
ist, eine fehlerhafte Erfassung des Auftretens einer Interferenz
ohne einen Ausfall verhindert werden.
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Das
in ein Fahrzeug eingebaute Radar 2 verwendet abgetastete
Daten, die durch ein Überabtasten
des Überlagerungssignals
B erzielt werden, um den Absolutwert |VD| einer Änderung zu bestimmen. Deshalb
wird auch dann, wenn ein Ziel in einem langen Abstand vorhanden
ist, das eine große
effektive Reflexionsschnittfläche
aufweist, der Absolutwert |VD| der Änderung der abgetasteten Daten
nicht zu groß.
Deshalb kann die Möglichkeit,
dass die erfasste Welle von dem Ziel, das zu erfassen ist, fehlerhaft
als die Interferenzwelle erfasst wird, unterdrückt werden.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung arbeiten der D/A-Wandler 10,
das Puffer 12, der VCO 14, der Energieteiler 16,
die Sendeantenne 18, die Empfangsantenneneinheit 20,
der Empfangsschalter 22, der Mischer 24 und der
Verstärker 26 als
eine Sende- und Empfangsschaltung. Der A/D-Wandler 28 und
die Taktsteuereinheit 30 arbeiten als eine Abtastschaltung.
Die Signalverarbeitungseinheit 32 berechnet die Änderung
VD in S110 und bestimmt ein Auftreten einer Interferenz in S120.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorhergehende Ausführungsbeispiel
beschränkt.
Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene andere Weisen realisiert
werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Zum
Beispiel kann das Vorhandensein/Nichtvorhandensein einer Interferenz
auf der Grundlage dessen bestimmt werden, ob die Änderung
VD der abgetasteten Daten innerhalb eines Toleranzbereichs (–TH bis
TH) ist, wie es in den 7A und 7B dargestellt
ist. Die Antenneneinheit 20 kann eine einzige Antenne sein.