DE102012208280A1

DE102012208280A1 - Radareinrichtung

Info

Publication number: DE102012208280A1
Application number: DE102012208280A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Itho
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2032-05-17
Also published as: US8816902B2; JP2012242166A; US20120293358A1; DE102012208280B4

Abstract

Es wird eine Radareinrichtung zum Detektieren eines Ziels bereitgestellt. Eine Detektionssignal-Erzeugungseinheit erzeugt Detektionssignale eines Ziels auf der Basis von Sende- und Empfangswellen von Antennen. Eine Detektionssignal-Verarbeitungseinheit führt eine Frequenzanalyse an den Detektionssignalen durch, um Signalkomponenten des Ziels zu extrahieren, und führt einen vorbestimmten Prozess an den Signalkomponenten durch, um einen Abstand zu dem Ziel, eine relative Geschwindigkeit des Ziels und/oder eine Ausrichtung des Ziels zu berechnen. Die Detektionssignal-Erzeugungseinheit weist eine Filtereinheit auf, die Veränderungen an den Detektionssignalen bewirkt in einer Frequenzbandbreite, die höher ist als die Nyquist-Frequenz, welche eine halbe Abtastfrequenz ist. Die Detektionssignal-Verarbeitungseinheit erfasst die Signalkomponenten aus den Detektionssignalen, an denen die Filtereinheit die Veränderungen bewirkt, um festzustellen, ob die Signalkomponenten durch Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden.

Description

Die Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-110401 , eingereicht am 17. Mai 2011, einschließlich der Beschreibung, Zeichnungen und Patentansprüche, ist hiermit in ihrer Gesamtheit zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht.
HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radareinrichtung.
Bei einer Radareinrichtung kann ein Ziel in einer Frequenzbandbreite, die größer ist als die Nyquist-Frequenz, welche eine halbe Abtastfrequenz für eine A/D-Umwandlung eines Schlagsignals ist, durch Nachbilden in einer Frequenzbandbreite, die niedriger ist als die Nyquist-Frequenz, als ein Echo auftreten. Eine solche Nachbildung einer Frequenz wird in einem Frequenzspektrum erzeugt als Ergebnis der Durchführung einer FFT-Analyse an dem durch Mischen einer Empfangswelle und einer Sendewelle erzeugten Schlagsignal, das heißt einem Detektionssignal. 1 zeigt eine grafische Darstellung eines Zustands, in dem eine Frequenz in einem Frequenzspektrum nachgebildet ist, das durch die FFT-Analyse erhalten wird. In 1 zeigt die vertikale Achse die Stärke eines Empfangssignals an, und die horizontale Achse zeigt eine Frequenz an. In 1 sind zwei Signalkomponenten TG1, TG2 als die Signalkomponenten des Ziels dargestellt, wobei TG1, die von einer durchgehenden Linie angezeigt ist, eine korrekte Signalkomponente des Ziels ist und TG2, die von einer gestrichelten Linie angezeigt ist, eine Signalkomponente darstellt, die durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt wird.
Wenn die Nachbildung der Frequenz erzeugt wird, die in 1 gezeigt ist, ist es schwierig, den Abstand zu dem Ziel oder die Geschwindigkeit des Ziels genau zu detektieren. Das heißt, dass TG2, die tatsächlich ein entferntes Ziel ist, fälschlicherweise als ein näheres Ziel detektiert wird.
Zur Lösung dieses Problems ist beim Stand der Technik zum Beispiel eine Basisbandschaltung vorgesehen mit einem Bandpassfilter, das eine steile Grenzcharakteristik aufweist. 2 zeigt eine grafische Darstellung eines Zustands, in dem das steile Bandpassfilter gesetzt ist, bei dem die Frequenzcharakteristik in dem Frequenzspektrum überlappt ist, welches durch die FFT-Analyse erhalten wird. In 2 zeigt die vertikale Achse die Größe eines Empfangssignals an, und die horizontale Achse zeigt eine Frequenz an. In 2 sind zwei Signalkomponenten TG1, TG2 als die Signalkomponenten des Ziels dargestellt, wobei TG1, die von einer durchgehenden Linie angezeigt ist, eine korrekte Signalkomponente des Ziels ist und TG2, die von einer gestrichelten Linie angezeigt ist, eine Signalkomponente darstellt, die aufgrund der Nachbildung durch die Nyquist-Frequenz erzeugt wird. In 2 werden, da das steile Bandpassfilter gesetzt ist, die Signalkomponenten des Ziels, die höher sind als die Nyquist-Frequenz, gedämpft, und die durch die Nachbildung erzeugten Signalkomponenten werden ebenfalls gedämpft. Folglich werden die durch die Nachbildung erzeugten Signalkomponenten kleiner als ein Schwellwert, und somit wird ein Fehler bei der Detektion von TG2 vermieden. Die Patentschrift 1 beschreibt eine Technologie, die das oben Beschriebene betrifft. Die Patentschrift 1 beschreibt eine Radareinrichtung, die das Auftreten der Nachbildung der Frequenz feststellt.
Patentschrift 1: JP-A-2004-069340
Beim Stand der Technik kann sich, da die Grenzcharakteristik des Bandpassfilters steil ist, die Anzahl von Teilen der Schaltung, wie z. B. ein Widerstand, ein Kondensator und ein Operationsverstärker, in dem Bandpassfilter erhöhen. Da sich die Anzahl von Teilen erhöht, ist es schwierig, ein kleines Bandpassfilter zu realisieren, und die Kosten können sich erhöhen. Eine verfügbare Basisbandbreite kann durch die Grenzcharakteristik des Bandpassfilters begrenzt sein. Zur Vermeidung dieser Probleme kann zum Beispiel ein Hochgeschwindigkeits-A/D-Wandler verwendet werden. Der Hochgeschwindigkeits-A/D-Wandler führt eine Überabtastung durch, um durch eine Signalverarbeitung ein digitales Filter zu bilden, und somit kann die Nachbildung durch die Nyquist-Frequenz entfernt werden. Die Kosten einer Radareinrichtung können sich durch die Verwendung des Hochgeschwindigkeits-A/D-Wandlers jedoch beträchtlich erhöhen.
ZUSAMMENFASSENDER ÜBERBLICK
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Technologie zum Detektieren von Signalkomponenten zu schaffen, die durch Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, ohne dass sich die Anzahl von Teilen erhöht.
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist nach einem Aspekt der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Radareinrichtung mit einer Vielzahl von Empfangsantennen vorgesehen, die Veränderungen an den Antennen entsprechenden Detektionssignalen bewirken bei einer Frequenzbandbreite, die höher ist als die Nyquist-Frequenz, und die Signalkomponenten des Ziels aus den den Antennen entsprechenden Detektionssignalen erfassen, an denen die Veränderungen bewirkt werden, um festzustellen, ob die Signalkomponenten des Ziels durch Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden.
Insbesondere ist eine Radareinrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, das Ziel zu detektieren, wobei die Radareinrichtung umfasst: eine Vielzahl von Antennen; eine Detektionssignal-Erzeugungseinheit, die dazu ausgebildet ist, Detektionssignale des Ziels auf der Basis von Sende- und Empfangswellen der Antennen zu erzeugen; und eine Detektionssignal-Verarbeitungseinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Frequenzanalyse an den von der Detektionssignal-Erzeugungseinheit erzeugten Detektionssignalen des Ziels durchzuführen, um Signalkomponenten des Ziels zu extrahieren, und einen vorbestimmten Prozess an den Signalkomponenten durchzuführen, um einen Abstand zu dem Ziel, eine relative Geschwindigkeit des Ziels und/oder eine Ausrichtung des Ziels zu berechnen, wobei die Detektionssignal-Erzeugungseinheit eine Filtereinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, Veränderungen an den jeweils den Antennen entsprechenden Detektionssignalen zu bewirken in einem Frequenzband, das höher ist als die Nyquist-Frequenz, welche eine halbe Abtastfrequenz ist, und wobei die Detektionssignal-Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, die Signalkomponenten aus den jeweils den Antennen entsprechenden Detektionssignalen zu erfassen, an denen die Filtereinheit die Veränderungen bewirkt, um festzustellen, ob die Signalkomponenten durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden.
Bei der Radareinrichtung erfolgen Veränderungen an den Detektionssignalen, die den Antennen entsprechen, bei einer Frequenzbandbreite, welche höher ist als die Nyquist-Frequenz, die eine halbe Abtastfrequenz ist, und die Frequenzanalyse wird an den Detektionssignalen durchgeführt, an denen die Veränderungen bewirkt werden. Folglich werden dann, wenn die Signalkomponenten des Ziels nicht durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, die Signalkomponenten nicht verändert, wenn jedoch die Signalkomponenten des Ziels durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, werden Signalkomponenten, an denen Veränderungen durch die Filtereinheit bewirkt werden, erfasst. Daher ist es möglich festzustellen, ob die Signalkomponenten des Ziels durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden. Es ist möglich, einen Detektionsfehler bezüglich des Ziels aufgrund der Erfassung der durch die Nachbildung erzeugten Signalkomponenten zu vermeiden, wenn es möglich ist festzustellen, ob die Signalkomponenten des Ziels durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden. Bei der Radareinrichtung kann, da es im Gegensatz zum Stand der Technik nicht erforderlich ist, die Grenzcharakteristik des Bandpassfilters steil auszuführen, die Anzahl von Teilen verringert werden, und somit können die Kosten verringert werden. Die Radareinrichtung benötigt zum Beispiel keine Überabtastung mittels eines Hochgeschwindigkeits-A/D-Wandlers, so dass sich die Kosten der Radareinrichtung nicht beträchtlich erhöhen.
Bei der Radareinrichtung kann die Filtereinheit Veränderungen an einer Stärke jedes der Detektionssignale und/oder einer Phase jedes der Detektionssignale bewirken. Bei der Radareinrichtung kann die Filtereinheit eine Vielzahl von Filtern aufweisen, die jeweils den Antennen entsprechen, und eines der Filter weist eine andere Charakteristik auf als ein anderes der Filter. Durch Bewirken von Veränderungen an dem Detektionssignal ist es möglich, auf der Basis der Veränderungen festzustellen, ob die Signalkomponenten des Ziels durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden.
Die Detektionssignal-Verarbeitungseinheit kann feststellen, dass die Signalkomponenten durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, wenn die Signalkomponenten, die unterschiedliche Pegel aufweisen, bei einem Frequenzwert detektiert werden. Die Detektionssignal-Verarbeitungseinheit kann feststellen, dass die Signalkomponenten durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, wenn eine Pegeldifferenz zwischen den Signalkomponenten bei der gleichen Frequenz ein vorbestimmter Wert oder größer ist. Die Detektionssignal-Verarbeitungseinheit kann feststellen, dass die Signalkomponenten durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, wenn eine Phasendifferenz zwischen den Signalkomponenten bei einer Frequenz ein vorbestimmter Wert oder größer ist.
Die vorliegende Erfindung kann als ein Verfahren zum Detektieren eines Ziels mit der oben beschriebenen Radareinrichtung spezifiziert werden. Nach einem weiteren Aspekt der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Detektieren eines Ziels mit einer Radareinrichtung vorgesehen, die mit einer Vielzahl von Antennen versehen ist, wobei das Verfahren umfasst: einen Detektionssignal-Erzeugungsschritt zum Erzeugen von Detektionssignalen des Ziels auf der Basis von Sende- und Empfangswellen der Antennen; und einen Detektionssignal-Verarbeitungsschritt zum Durchführen einer Frequenzanalyse an den in dem Detektionssignal-Erzeugungsschritt erzeugten Detektionssignalen des Ziels, um Signalkomponenten des Ziels zu extrahieren, und zum Durchführen eines vorbestimmten Prozesses an den Signalkomponenten, um einen Abstand zu dem Ziel, eine relative Geschwindigkeit des Ziels und/oder eine Ausrichtung des Ziels zu berechnen, wobei der Detektionssignal-Erzeugungsschritt einen Filterungsschritt umfasst, bei dem Veränderungen an den jeweils den Antennen entsprechenden Detektionssignalen bewirkt werden in einem Frequenzband, das höher ist als die Nyquist-Frequenz, welche eine halbe Abtastfrequenz ist, und wobei bei dem Detektionssignal-Verarbeitungsschritt die Signalkomponenten aus den jeweils den Antennen entsprechenden Detektionssignalen erfasst werden, an denen die Filtereinheit die Veränderungen bewirkt hat, um festzustellen, ob die Signalkomponenten durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden.
Ferner kann die vorliegende Erfindung als eine Detektionssignal-Erzeugungseinheit spezifiziert werden, die die oben beschriebene Radareinrichtung bildet. Die vorliegende Erfindung kann ein Verarbeitungsverfahren, das von der oben beschriebenen Radareinrichtung durchgeführt wird, die Detektionssignal-Verarbeitungseinheit und die Filtereinheit oder ein Programm, das das Verarbeitungsverfahren implementiert, sein. Die vorliegende Erfindung kann ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium sein, das das Programm aufzeichnet. In diesem Fall ist es möglich, die Funktionen dadurch bereitzustellen, dass es einem Computer erlaubt wird, das Programm auf dem Aufzeichnungsmedium zu lesen und auszuführen. Computerlesbares Medium bedeutet ein Aufzeichnungsmedium, auf dem die Informationen, wie z. B. Daten oder Programme, mittels eines elektrischen, magnetischen, optischen, mechanischen oder chemischen Vorgangs gespeichert werden und das von einem Computer gelesen werden kann.
Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Technologie zum Detektieren von Signalkomponenten zu schaffen, die durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, ohne dass sich dadurch die Anzahl von Teilen erhöht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
1 eine grafische Darstellung eines Zustands, in dem eine Frequenz in einem Frequenzspektrum nachgebildet ist, das durch die FFT-Analyse erhalten wird;
2 eine grafische Darstellung eines Zustands, in dem ein steiles Bandpassfilter gesetzt ist;
3 eine grafische Darstellung der Konfiguration einer Radareinrichtung nach einer Ausführungsform;
4 ein Ablaufdiagramm mit Darstellung eines Prozessablaufs der Radareinrichtung nach der Ausführungsform;
5A und 5B grafische Darstellungen der Wellenform eines Detektionssignals, das in der Radareinrichtung nach der Ausführungsform verarbeitet wird;
6A eine grafische Darstellung eines Beispiels für die Charakteristiken von Bandbreitenfiltern, die derart ausgebildet sind, dass Differenzen in den Pegeln oder Phasen von Detektionssignalen erzeugt werden, welche von den Bandbreitenfiltern (ch1–4) ausgegeben werden in einem Frequenzband, das höher ist als die Nyquist-Frequenz;
6B eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen den Charakteristiken der Bandbreitenfilter und den Pegeldifferenzen, entsprechend 6A;
6C eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen den Charakteristiken der Bandbreitenfilter und den Phasendifferenzen, entsprechend 6A;
7 eine grafische Darstellung eines Frequenzspektrums einer Aufwärts-Schlagfrequenzkomponente;
8 eine grafische Darstellung eines Frequenzspektrums einer Abwärts-Schlagfrequenzkomponente;
9 eine grafische Darstellung eines Winkelspektrums;
10 eine grafische Darstellung eines Frequenzspektrums nach einem ersten Aspekt, bei dem die Signalkomponenten des Ziels als die Signalkomponenten bestimmt sind, die aufgrund der Nachbildung durch die Nyquist-Frequenz erzeugt werden;
11 eine grafische Darstellung eines zweiten Aspekts, bei dem die Signalkomponenten des Ziels als die Signalkomponenten bestimmt sind, die aufgrund der Nachbildung durch die Nyquist-Frequenz erzeugt werden;
12 eine grafische Darstellung eines Beispiels für den Winkel und die Stärke jeder Spitze in dem Winkelspektrum für fünf Spitzenfrequenzen FU1–3; FD1–2; und
13 eine grafische Darstellung eines Beispiels für Daten jeweiliger Ziele.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es werden Ausführungsformen einer Radareinrichtung nach der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die folgenden Ausführungsformen sind Beispiele, und der Umfang der Erfindung ist nicht auf diese nicht beschränkt.
<Konfiguration>
3 zeigt eine grafische Darstellung der Konfiguration einer Radareinrichtung 1 nach einer Ausführungsform. Die Radareinrichtung 1 ist in ein Fahrzeug eingebaut und dazu ausgebildet, ein Ziel, wie z. B. ein anderes Fahrzeug oder ein Hindernis, durch Überwachen der Bereiche um das Fahrzeug herum zu detektieren. Das Ergebnis der Detektion des Ziels wird über eine Übertragungsschaltung 21 an eine Fahrerassistenzeinrichtung 22 ausgegeben und zum Steuern des Fahrzeugs verwendet. Das Ergebnis der Detektion des Ziels wird ferner über eine Alarmsteuerschaltung 29 an eine Summerleuchte 30 ausgegeben. Die Radareinrichtung nach der Ausführungsform kann für verschiedene Zwecke (zum Beispiel Überwachen eines Flugzeugs beim Flug oder eines fahrenden Schiffs ) verwendet werden und muss nicht in ein Fahrzeug eingebaut sein.
Die Radareinrichtung 1 weist eine Signalverarbeitungsvorrichtung 15 auf, die versehen ist mit Empfangsantennen 3 (ch1–4), welche in regelmäßigen Abständen angeordnet sind, Mischeinrichtungen 4 (ch1–4), die jeweils mit den Empfangsantennen 3 verbunden sind, rauscharmen Verstärkern 5 (ch1–4), die jeweils mit den Mischeinrichtungen 4 verbunden sind, Bandbreitenfiltern 6 (ch1–4), die jeweils mit den rauscharmen Verstärkern 5 verbunden sind, Verstärkern 7 (ch1–4), die jeweils mit den Bandbreitenfiltern 6 verbunden sind, A/D-(Analog/Digital)Wandler 8 (ch1–4), die jeweils mit den Verstärkern 7 verbunden sind, und einem Prozessor 9, der Daten von den A/D-Wandlern 8 verarbeitet. Die Radareinrichtung 1 umfasst ferner Sendeantennen 10 (ch5–6), Sendeumwandlungsschalter 11, die jeweils mit den Sendeantennen 10 verbunden sind, Leistungsverstärker 12, die jeweils mit den Sendeumwandlungsschaltern 11 verbunden sind, einen Oszillator 13, der mit den Leistungsverstärkern 12 verbunden ist, eine Signalerzeugungseinheit 14, die mit dem Oszillator 13 verbunden ist, und eine Sendesteuereinheit 16, die mit der Signalerzeugungseinheit 14 verbunden ist.
Bei dieser Konfiguration bilden die Mischeinrichtungen 4, rauscharmen Verstärker 5, Bandbreitenfilter 6, Verstärker 7 und A/D-Wandler 8 eine Basisbandschaltung, die einer Detektionssignal-Erzeugungseinheit nach der vorliegenden Erfindung entspricht. Bei der Basisbandschaltung werden zusätzlich zu der normalen Verarbeitung, wie z. B. Mischen einer Empfangswelle und einer Sendewelle, Entfernen von Signalen in einer unnötigen Bandbreite, Verstärken von Schlagsignalen und A/D-Umwandlung, Veränderungen an den Empfangsantennen 3 entsprechenden Detektionssignalen bewirkt in einer Frequenzbandbreite, welche höher ist als die Nyquist-Frequenz, die eine halbe Abtastfrequenz ist, für die A/D-Umwandlung bei der Ausführungsform. Die Einzelheiten werden später beschrieben.
Bei der Radareinrichtung 1 können zwar jeweils exklusive Empfangsschaltungen für die Empfangsantennen vorgesehen sein, wie oben beschrieben ist, es kann jedoch auch eine Empfangsschaltung vorgesehen sein, die Detektionssignale von sämtlichen Empfangsantennen empfängt. In diesem Fall wird es erforderlich, eine Steuerung des sequentiellen Schaltens der Empfangsantennen entsprechend den Empfangssignalen in einer Zeitteilung durchzuführen, es ist jedoch auch möglich, die Schaltungskonfiguration der Radareinrichtung 1 kompakt auszuführen.
Bei der Radareinrichtung 1 sind die Empfangsantennen und die Sendeantennen unabhängig voneinander vorgesehen, die Empfangsantennen können jedoch auch die Funktion einer Sendeantenne haben. In diesem Fall können die Antennen unmittelbar nach dem Senden von Radarwellen in einen Empfangsmodus wechseln und reflektierte Wellen der von ihnen selbst gesendeten Radarwellen empfangen.
Wenn Energie von dem Fahrzeug zu der Radareinrichtung 1 geliefert wird, aktiviert der Prozessor 9 die Funktionseinheiten, wie z. B. eine Fourier-Umwandlungseinheit 17, eine Spitzenextrahiereinheit 18, eine Ausrichtungsberechnungseinheit 19 und eine Abstand/Relativwinkel-Berechnungseinheit 20 durch Ausführen von Computerprogrammen. Die Funktionseinheiten sind Funktionseinheiten, die von dem Prozessor 9 aktiviert werden, der Computerprogramme in Zusammenarbeit mit einem Speicher 31 ausführt, einer einfacheren Beschreibung halber zeigt 3 jedoch die Funktionseinheiten in dem Prozessor 9. Die Funktionseinheiten sind nicht darauf beschränkt, von einer Software aktiviert zu werden, und es können zum Beispiel sämtliche oder einige der Funktionseinheiten von exklusiven Berechnungsschaltungen aktiviert werden, die innerhalb oder außerhalb des Prozessors 9 angeordnet sind.
<Betrieb>
Der Betrieb der Radareinrichtung 1 wird anhand der Prozesse beschrieben, die in der Radareinrichtung 1 durchgeführt werden. 4 zeigt eine grafische Darstellung eines Prozessablaufs der Radareinrichtung. Der in 4 gezeigte Prozess wird gestartet, wenn die Antriebsquelle eines Fahrzeugs in Betrieb ist, das heißt, falls die Antriebsquelle ein Verbrennungsmotor ist, wenn der Motor gestartet wird, und falls die Antriebsquelle ein Hybridsystem oder ein EV-(Elektroauto-)System ist, wird der Prozess gestartet und wiederholt, wenn das System eingeschaltet wird.
Bei der Radareinrichtung 1 nach der Ausführungsform wird ein FM-CW-(Frequency Modulation-Continuous Wave = frequenzmodulierter Dauerstrich)Typ verwendet, und in Schritt S01 erzeugt die Signalerzeugungseinheit 14 ein Dreieckwellensignal und sendet eine Sendewelle ST, deren Frequenz durch Modulation mittels des Oszillators 13 unter der Steuerung der Sendesteuereinheit 16 in eine in 5A gezeigte Dreieckwellenform verändert wird. Die Radareinrichtung 1 weist zwei Sendeantennen 10 auf, die Sendesteuereinheit 16 steuert die Sendeumwandungsschalter derart, dass die Modi der Sendeumwandlungsschalter auf geeignete Weise umgewandelt werden, und Sendwellen werden von den Sendeantennen 10 zu dem Ziel gesendet. Empfangswellen SR, die von dem Ziel reflektiert werden, werden von den Empfangsantennen 3 empfangen.
In Schritt S02 erzeugen die Mischeinrichtungen 4 (ch1–4) in 5B gezeigte Schlagsignale SB, das heißt Detektionssignale, durch Mischen der empfangenen Empfangswellen SR mit den Sendewellen ST. In 5A und 5B vergrößert/verkleinert sich die Phasendifferenz (Phasenverschiebung) zwischen dem Sendesignal ST und dem Empfangssignal SR in Proportion zu dem Abstand zwischen dem Ziel und der Radareinrichtung, und die Frequenzdifferenz zwischen der Sendewelle ST und der Empfangswelle SR (Doppler-Verschiebung) vergrößert/verkleinert sich in Proportion zu der relativen Geschwindigkeit zwischen dem Ziel und der Radareinrichtung. Das Bezugszeichen FM in 5A und 5B bezeichnet die Frequenz einer Dreieckwelle, die von der Signalerzeugungseinheit 14 erzeugt wird. Andererseits empfangen dann, wenn eine Vielzahl von Zielen mit unterschiedlichen relativen Geschwindigkeiten oder Abständen vorhanden ist, die Antennen jeweils eine Vielzahl von Reflexionswellen mit einem unterschiedlichen Phasenverschiebungsbetrag oder Doppler-Verschiebungsbetrag, und verschiedene Komponenten, die den Zielen entsprechen, sind in den Schlagsignalen SB enthalten, welche von den Mischeinrichtungen 4 (ch1–4) erhalten werden, für ein besseres Verständnis zeigen 5A und 5B jedoch ein Beispiel für eine Wellenform bei Vorhandensein nur eines Ziels. Die erzeugten Schlagsignale werden von den rauscharmen Verstärkern 5 verstärkt und an die Bandbreitenfilter 6 ausgegeben.
In Schritt S03 bewirken die Bandbreitenfilter (Bandpassfilter) Veränderungen an den Schlagsignalen SB, das heißt den Detektionssignalen, die jeweils den Empfangsantennen 3 entsprechen, in einer Frequenzbandbreite, welche höher ist als die Nyquist-Frequenz, die die halbe Abtastfrequenz ist, und zwar zusätzlich zu dem Entfernen der Signale in unnötigen Bandbreiten. Genauer gesagt wird zum Beispiel eine Grenzfrequenz für jeden Kanal (ch1–4) als eine Charakteristik für jedes Bandbreitenfilter 6 (Bandpassfilter) verändert, und die Bandbreitenfilter 6 (ch1–4) geben Detektionssignale mit unterschiedlichen Signalstärken in einem Frequenzband aus, das höher ist als die Nyquist-Frequenz. Folglich werden Differenzen in den Pegeln (Amplitudenpegel) oder den Phasen der Detektionssignale, die von den Bandbreitenfiltern 6 (ch1–4) ausgegeben werden, erzeugt. Der Pegel des Detektionssignals ist der Stärkepegel eines Signals.
6A zeigt eine grafische Darstellung eines Beispiels für die Charakteristiken von Bandbreitenfiltern, die derart ausgebildet sind, dass Differenzen in den Pegeln oder den Phasen von Detektionssignalen erzeugt werden, welche von den Bandbreitenfiltern 6 (ch1–4) ausgegeben werden in einem Frequenzband, das höher ist als die Nyquist-Frequenz. In 6A werden sämtliche Filtercharakteristiken der Bandbreitenfilter 6 (ch1–4) derart eingestellt, dass sie unterschiedlich sind in einer Frequenzbandbreite, die höher ist als die Nyquist-Frequenz. Genauer gesagt sind die Filtercharakteristiken derart eingestellt, dass sie der Beziehung ch1 < ch2 < ch3 < ch4 genügen. Die Filtercharakteristiken können durch unabhängiges Verändern der Grenzfrequenz, des Q-Werts und der Filterordnung frei eingestellt werden. 6B zeigt eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen den Charakteristiken der Bandbreitenfilter und den Pegeldifferenzen zwischen den Kanälen, entsprechend 6A. Die Pegeldifferenzen sind die Differenzen in den Stärkepegeln der Detektionssignale. Wie in 6B gezeigt ist, werden Differenzen in den Pegeln (ch1–4) der Detektionssignale durch Verändern der Filtercharakteristiken der Bandbreitenfilter 6 (ch1–4) in einer Frequenzbandbreite erzeugt, die höher ist als die Nyquist-Frequenz. 6C zeigt eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen den Charakteristiken der Bandbreitenfilter und den Phasendifferenzen, entsprechend 6A. Wie in 6C gezeigt ist, werden Differenzen in den Phasen (ch1–4) der Detektionssignale durch Verändern der Filtercharakteristiken der Bandbreitenfilter 6 in einer Frequenzbandbreite erzeugt, die höher ist als die Nyquist-Frequenz. Wie oben beschrieben ist, werden Differenzen in den Pegeln oder den Phasen der Detektionssignale, die von den Bandbreitenfiltern 6 (ch1–4) ausgegeben werden, durch Verändern der Filtercharakteristiken der Bandbreitenfilter 6 (ch1–4) in einer Frequenzbandbreite erzeugt, die höher ist als die Nyquist-Frequenz. Differenzen werden in den Pegeln oder den Phasen zwischen den Kanälen auch in den Signalkomponenten des Ziels bei der gleichen Frequenz der Frequenzbandbreite, die höher ist als die Nyquist-Frequenz erzeugt, und zwar durch eine Frequenzanalyse, die von der Fourier-Umwandlungseinheit 17 durchgeführt wird, wie unten beschrieben wird. Daher werden Differenzen in den Pegeln oder den Phasen zwischen Kanälen bei der gleichen Frequenz auch in den Signalkomponenten des Ziels erzeugt, die durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden. Es ist möglich, auf der Basis der Differenzen in den Pegeln oder den Phasen zwischen Kanälen der Signalkomponenten festzustellen, ob die Signalkomponenten des Ziels durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden. Die Feststellung wird nachstehend genauer beschrieben. Da es möglich ist festzustellen, ob die Signalkomponenten durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, ist es möglich, die durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugten Signalkomponenten zu entfernen und einen Detektionsfehler bezüglich des Ziels zu vermeiden, der durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz hervorgerufen wird. Die Detektionssignale, bei denen die Bandbreitenfilter 6 die Veränderungen bewirken, werden von den Verstärkern 7 verstärkt und an die A/D-Wandler 8 ausgegeben.
In Schritt S04 führen die A/D-Wandler 8 eine A/D-Umwandlung durch Abtasten der von den Verstärkern 7 auf die Abtastfrequenz verstärkten Detektionssignale durch. Die A/D-umgewandelten Detektionssignale werden an die Signalverarbeitungsvorrichtung 15 ausgegeben.
In der Signalverarbeitungsvorrichtung 15 werden die Prozesse von Schritten S05 bis S08 von dem Prozessor 9 durchgeführt. Die Prozesse von Schritten S06 bis S08 entsprechen vorbestimmten Prozessen der Erfindung.
In Schritt S05 führt der Prozessor 9 eine Fourier-Umwandlung an jedem Kanal für jede der Aufwärts-Schlagfrequenzkomponente FBU und der Abwärts-Schlagfrequenzkomponente FBD der Detektionssignale, das heißt der Schlagsignale SB, durch und erhält das in 7 gezeigte Frequenzspektrum der Aufwärts-Schlagfrequenzkomponente FBU und das in 8 gezeigte Frequenzspektrum der Abwärts-Schlagfrequenzkomponente FBD.
Da die Empfangsantennen 4 (ch1–4) die gleiche Reflexionswelle von dem Ziel empfangen, werden Frequenzspektren mit der gleichen Spitzenfrequenz und der gleichen Form von den Empfangsantennen 3 (ch1–4) bei der Fourier-Umwandlung erhalten. Da jedoch die Phasen der Empfangsantennen 3 (ch1–4) unterschiedlich sind, sind die Phasen für die Antennen selbst bei der gleichen Spitzenfrequenz unterschiedlich. Zum Beispiel sind die Spitze PU1 (ch1) des Frequenzspektrums der Empfangsantenne 3 (ch1) und die Spitze PU1 (ch2) des Frequenzspektrums der Empfangsantenne 3 (ch2) in der Frequenz gleich, jedoch unterschiedlich in der Phase. Die Spitze eines Frequenzspektrums zeigt die Signalkomponente des Ziels. In 7 weisen dann, wenn die Spitzen PU1 bis PU3 die korrekten Signalkomponenten des Ziels sind mit einer Frequenzkomponente, die niedriger ist als die Grenzfrequenz des Bandbreitenfilters 6, und die Spitze PU4 die Signalkomponente des Ziels ist, die durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt wird, die Spitzen PU1 bis PU3 keine Differenz im Pegel von ch1 bis ch4 auf. Da jedoch die Spitze PU4 durch Nachbildung aus einer Frequenzbandbreite erzeugt wird, die höher ist als die Grenzfrequenz des Bandbreitenfilters 6, wird eine Differenz im Pegel von ch1 bis ch4 erzeugt. Es wird festgestellt, ob die Signalkomponenten falsche Signalkomponenten sind, die durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, und zwar durch Berechnen der Differenzen im Pegel zwischen den Kanälen für die Spitzen PU1 bis PU4, wie oben beschrieben ist. In 7 wird festgestellt, dass PU4 eine falsche Signalkomponente des Ziels ist, die durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt wird, und PU4 wird von den folgenden Prozessen ausgenommen.
Der Prozessor 9 extrahiert Spitzen einer vorbestimmten Stärke oder mehr aus den Frequenzspektren der Aufwärts-Schlagfrequenzkomponente FBU und der Abwärts-Schlagfrequenzkomponente FBD, die durch eine Fourier-Umwandlung erhalten werden, und, wie oben beschrieben ist, extrahiert die Frequenz, Stärke und Phase der Spitzen, mit Ausnahme der Spitze, die durch Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt wird.
Da die Information über eine Vielzahl von Zielen in der Spitze eines Frequenzspektrums enthalten sein kann, ist es erforderlich, das Ziel von einer Spitze zu trennen und den Winkel des separaten Ziels zu schätzen. Daher erhält in Schritt S06 der Prozessor 9 das in 9 gezeigte Winkelspektrum durch Berechnung auf der Basis der Tatsache, dass sämtliche Empfangsantennen 3 (ch1–4) Spitzen mit der gleichen Frequenz aufweisen (zum Beispiel sind die Spitze PU1 (ch1), Spitze PU1 (ch2), PU1 (ch3) und PU1 (ch4) die Spitzen der gleichen Frequenz FU1 für die Aufwärts-Schlagfrequenzkomponente FBU, und die Spitze PD1 (ch1), Spitze PD1 (ch2), PD1 (ch3) und PD1 (ch4) sind die Spitzen der gleichen Frequenz FD1 für die Abwärts-Schlagfrequenzkomponente FBD) für die Aufwärts-Schlagfrequenzkomponente FBU und die Abwärts-Schlagfrequenzkomponente FBD.
Verschiedene Verfahren, wie z. B. ein CAPON-Verfahren oder ein DBF-Verfahren, sind als Verfahren zum Erhalten eines Winkelspektrums vorgeschlagen worden, wobei der Prozessor 9 der Radareinrichtung 1 nach der Ausführungsform ein Winkelspektrum auf der Basis eines vorbestimmten Winkelschätzverfahrens (zum Beispiel MUSIC oder ESPRIT oder Schätzung der höchsten Wahrscheinlichkeit) erhält, bei dem die Anzahl von ankommenden Wellen als die Anzahl von trennbaren Winkeln im Voraus eingestellt werden muss unter Verwendung des charakteristischen Werts oder des Eigenvektors einer Korrelationsmatrix, die auf der Basis der Signalkomponenten erstellt wird, das heißt, der Frequenzspitzeninformation des Ziels, die aus dem Detektionssignal extrahiert wird. Zum Beispiel bildet ESPRIT eine Korrelationsmatrix aus der Frequenzspitzeninformation und schätzt die Ankommrichtung der ankommenden Wellen auf der Basis der Eigenschaft des charakteristische Werts oder des Eigenvektors unter der Annahme, dass die Wellenquelle der Reflexionswellen Punktwellenquellen ohne Diffusion sind und die Reflexionswellen planare Wellen sind, die parallel in sämtliche Empfangsantennen laufen. Daher wird die Information über die Anzahl von ankommenden Wellen im Voraus benötigt, wenn eine Korrelationsmatrix oder ein charakteristischer Wert verarbeitet wird.
Der Prozessor 9 berechnet das Winkelspektrum für jede Spitzenfrequenz eines Frequenzspektrums durch Anwendung eines vorbestimmten Winkelschätzverfahrens. Zum Beispiel extrahiert für das in 7 und 8 gezeigte Frequenzspektrum der Prozessor 9 beispielsweise Winkelspektren für fünf Spitzenfrequenzen FU1–3, FD1–2. 9 zeigt ein Beispiel für das Winkelspektrum einer Spitzenfrequenz FU1, wobei die Aufwärts-Schlagfrequenzkomponente FBU und die Abwärts-Schlagfrequenzkomponente FBD gezeigt sind. Der Winkel und die Stärke der Spitze eines Winkelspektrums werden für die Winkelspektren der fünf Spitzenfrequenzen FU1–3 und FD1–2 extrahiert. 12 zeigt ein Beispiel für den Winkel und die Stärke jeder Spitze von Winkelspektren von fünf Spitzenfrequenzen FU1–3, FD1–2.
Bei der Ausführungsform stellt der Prozessor 9, wie oben beschrieben ist, auf der Basis der Differenzen in den Pegeln oder Phasen der Signalkomponenten fest, ob die Signalkomponenten, die von den Filtercharakteristiken der Bandbreitenfilter 6 (ch1–4) erzeugt werden, Komponenten sind, die durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, und entfernt die Signalkomponenten, die durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden. Da die Pegel oder Phasen der Signalkomponenten Differenzen aufweisen, wird eine Vielzahl von Beispielen erzeugt beim Feststellen, ob die Signalkomponenten Komponenten sind, die durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden.
Nach einem ersten Aspekt erfasst der Prozessor 9 die mittels der Frequenzanalyse erhaltenen Signalkomponenten von den Detektionssignalen, die den Empfangsantennen 3 (ch1–4) entsprechen, und wenn Signalkomponenten, die unterschiedliche Pegel aufweisen, bei einem Frequenzwert detektiert werden, stellt der Prozessor 9 fest, dass die Signalkomponenten, die der Frequenz entsprechen, durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden. 10 zeigt ein Frequenzspektrum mit Darstellung des ersten Aspekts, bei dem die Signalkomponenten als die Signalkomponenten bestimmt werden, die aufgrund der Nachbildung von der Nyquist-Frequenz erzeugt werden. Wie in 10 gezeigt ist, ist dann, wenn die Charakteristiken der Bandbreitenfilter 6 (ch1–4) unterschiedlich sind, das detektierte Ziel ein Echo, es werden Signale bei verschiedenen Pegeln bei einem Frequenzwert detektiert. Folglich kann der Prozessor 9 feststellen, ob die Signalkomponenten des Ziels durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden. Der Prozessor 9 nimmt die Signalkomponenten von dem Detektionsziel als Ziel aus, wenn die Signalkomponenten durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden.
Nach einem zweiten Aspekt erfasst der Prozessor 9 mittels der Frequenzanalyse erhaltene Signalkomponenten von den Detektionssignalen, die den Empfangsantennen 3 (ch1–4) entsprechen, und wenn die Pegeldifferenz zwischen den Signalkomponenten bei der gleichen Frequenz ein vorbestimmter Wert oder größer ist, stellt der Prozessor 9 fest, dass die Signalkomponenten durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden. 11 zeigt einen zweiten Aspekt, bei dem die Signalkomponenten des Ziels als die Signalkomponenten bestimmt werden, die aufgrund der Nachbildung von der Nyquist-Frequenz erzeugt werden. In 11 weisen das Bandbreitenfilter 6 (ch1) und das Bandbreitenfilter 6 (ch3) die gleiche Charakteristik auf, das Bandbreitenfilter 6 (ch2) und das Bandbreitenfilter 6 (ch4) weisen die gleiche Charakteristik auf, und es ist zum Beispiel im Voraus eine Differenz von 10 dB zwischen dem Bandbreitenfilter 6 (ch1) und dem Bandbreitenfilter 6 (ch2) vorgesehen. Daher stellt dann, wenn die Pegeldifferenz zwischen der Signalkomponente ch1 und der Signalkomponente ch2 10 dB oder mehr beträgt, der Prozessor 9 fest, dass die Signalkomponenten durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, und nimmt die Signalkomponenten von dem Detektionsziel als Ziel aus. Wenn die Pegeldifferenz zwischen der Signalkomponente ch1 und der Signalkomponente ch2 nicht 10 dB oder mehr beträgt, stellt der Prozessor 9 fest, dass die Signalkomponenten nicht durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, und detektiert die Signalkomponenten als das Ziel. Andererseits wird dann, wenn sich das Ziel vor dem Fahrzeug befindet, keine Differenz in dem Pegel der Signalkomponenten der Kanäle erzeugt. Wenn sich das Ziel in einem Winkel zu dem Fahrzeug befindet, wird eine Differenz in dem Pegel der Signalkomponenten der Kanäle erzeugt, das Fahrzeug kann jedoch durch die Antennencharakteristiken bestimmt werden. Daher ist es möglich, den vorbestimmten Wert als ein Referenzwert einzustellen, mit dem festgestellt wird, dass die Signalkomponenten durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, und zwar unter Berücksichtigung der Antennencharakteristiken.
Nach einem dritten Aspekt erfasst der Prozessor 9 die mittels der Frequenzanalyse erhaltenen Signalkomponenten, die den Empfangsantennen 3 (ch1–4) entsprechen, und wenn die Phasendifferenz zwischen den Signalkomponenten bei einer Frequenz ein vorbestimmter Wert oder größer ist, kann der Prozessor 9 feststellen, dass die Signalkomponenten durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden. Die Phasendifferenz kann aus dem Winkelspektrum erhalten werden. Zum Beispiel weisen das Bandbreitenfilter 6 (ch1) und das Bandbreitenfilter 6 (ch3) die gleiche Charakteristik auf, das Bandbreitenfilter 6 (ch2) und das Bandbreitenfilter 6 (ch4) weisen die gleiche Charakteristik auf, und es wird im Voraus eine Phasendifferenz zwischen dem Bandbreitenfilter 6 (ch1) und dem Bandbreitenfilter 6 (ch2) eingestellt. Daher stellt dann, wenn die Phasendifferenz zwischen dem Bandbreitenfilter 6 (ch1) und dem Bandbreitenfilter 6 (ch2) ein vorbestimmter Wert oder größer ist, der Prozessor 9 fest, dass die Signalkomponenten durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, und nimmt die Signalkomponenten von dem Detektionsziel als Ziel aus. Wenn die Phasendifferenz zwischen dem Bandbreitenfilter 6 (ch1) und dem Bandbreitenfilter 6 (ch2) nicht ein vorbestimmter Wert oder größer ist, stellt der Prozessor 9 fest, dass die Signalkomponenten nicht durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, und detektiert die Signalkomponenten als das Ziel. Der vorbestimmte Wert der Phasendifferenz kann auch willkürlich unter Berücksichtigung der Antennencharakteristiken eingestellt werden.
Mit dieser oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich festzustellen, ob die Signalkomponenten des Ziels durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, und folglich können dann, wenn die Signalkomponenten durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, die Signalkomponenten von dem Ziel ausgenommen werden. Bei einem Verfahren zum Ausnehmen der Signalkomponenten von dem Ziel ist es, wie oben beschrieben ist, vorteilhaft, keine Ausrichtungsberechnung in Schritt S06 an der Spitze, die als ein Nachbildungsecho bestimmt wird, für die Frequenzspitzen von ch1 bis ch4, die in Schritt S05 durch die Fourier-Umwandlung erhalten werden, durchzuführen. Daher ist es möglich, unnötige Berechnungen zu unterlassen. Der Prozess nach dem Feststellen, ob die Signalkomponenten des Ziels durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, wird später beschrieben.
In Schritt S07 bestimmt beim Extrahieren der Winkel und Stärken der Winkelspektren der Prozessor 9 das praktisch existierende Ziel durch Paaren der Spitzen. Das heißt, dass der Prozessor 9 Spitzen mit nahe beieinander liegendem Winkel oder nahe beieinander liegender Stärke in den Spitzen des Winkelspektrums der Aufwärts-Schlagfrequenzkomponente FBU und des Winkelspektrums der Abwärts-Schlagfrequenzkomponente FBD paart. Zum Beispiel liegen in dem in 9 gezeigten Winkelspektrum die Winkel und Stärken der Spitze U1 und der Spitze U2 der Aufwärts-Schlagfrequenzkomponente FBU der Spitzenfrequenz FU1 nahe den Winkeln und Stärken der Spitze D1 und der Spitze D2 der Abwärts-Schlagfrequenzkomponente FBD. Zum Beispiel liegen die Winkel der Spitze U1 und der Spitze D2 nahe ungefähr 0 Grad, und die Winkel der Spitze U2 und der Spitze D1 liegen nahe ungefähr 3 Grad. Daher liegen der Winkel θU1 und die Stärke PWU1 der Spitze U1 aus 12 nahe dem Winkel θU2 und der Stärke PWD2 der Spitze D2, während die Spitze U1 und die Spitze D2 gepaart sind, so dass bestimmt wird, dass die Spitze U1 und die Spitze D2 ein Ziel TG1 anzeigen.
Der Prozessor 9 bestimmt fünf Ziele der Ziele TG1–5, wie in 12 gezeigt ist, durch Paaren der Spitzen (Spitzen U1–6) des Winkelspektrums der Aufwärts-Schlagfrequenzkomponente FBU mit den Spitzen (Spitzen D1–5) des Winkelspektrums der Abwärts-Schlagfrequenzkomponente FBD. Die Spitze U6 des Winkelspektrums der Aufwärts-Schlagfrequenzkomponente FBU wird mit keiner Spitze des Winkelspektrums der Abwärts-Schlagfrequenzkomponente FBD gepaart. Daher ist ersichtlich, dass die Spitze U6 durch internes Rauschen erzeugt wird, nicht durch das praktisch existierende Ziel.
Der Prozessor 9 berechnet den Winkel oder Abstand und die relative Geschwindigkeit auf der Basis der gepaarten Spitzenfrequenz. Wenn die Sendegeschwindigkeit einer Radarwelle C ist, ist die Modulationsfrequenz der von der Signalerzeugungseinheit 14 erzeugten Dreieckwelle FM, die Mittenfrequenz der Dreieckwelle ist F0 und die modulierte Breite ist ΔF, die Abstände R (R1 bis R5) und die relativen Geschwindigkeiten (V1 bis V5) der Ziele werden von den folgenden Gleichungen abgeleitet. R = ((FU + FD)·C)/(8·ΔF·FM) V = ((FD + FD)·C)/(4·F0)
Bezüglich der Winkel des Ziels sind die Spitze der Aufwärts-Schlagfrequenzkomponente FBU und die Spitze der Abwärts-Schlagfrequenzkomponente FBD, die miteinander gepaart sind, winkelmäßig gleich, jedoch wird der Winkel D (D1 bis D5) der Winkel von der folgenden Gleichung abgeleitet, um die Genauigkeit zu erhöhen. D = (θU + θD)/2
In Schritt S08 gibt der Prozessor die Daten der Winkel, Abstände und relativen Geschwindigkeiten der Ziele an die Übertragungsschaltung 21 und die Alarmsteuerschaltung 29 als Zielinformation aus. Die Alarmsteuerschaltung 29 ist mit der Summerleuchte 30 verbunden und steuert die Summerleuchte 30 gemäß der Zielinformation. Zum Beispiel werden dann, wenn die in 12 gezeigten fünf Ziele von den Spitzen des Winkelspektrums bestimmt sind, in 13 gezeigte Daten von dem Prozessor 9 zu der Übertragungsschaltung 21 gesendet. Die Daten der Winkel, Abstände und relativen Geschwindigkeiten der Ziele werden zum Steuern des Fahrzeugs verwendet. Das heißt, dass die Fahrerassistenzvorrichtung 22 über einen CAN-Bus mit einer Motorsteuerung ECU 23, einer Bremssteuerung ECU 24, einer Gruppe von Fahrzeuggeschwindigkeitsmessern, einem UpM-Messer, einem Temperaturmesser und einer Alarmeinrichtung 25, einer Sicherheitsgurt-Vorspanneinrichtung 26, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 27 und einem Gierratensensor 28 verbunden ist. Die Information über EIN/AUS eines ACC-Systems, die Information über EIN/AUS der Scheibenwischer und die Information über den Abstand zwischen den Fahrzeugen werden in die Fahrerassistenzvorrichtung 22 eingegeben. Die Fahrerassistenzvorrichtung 22 führt eine Fahrsicherheitsassistenzsteuerung durch Steuern der Motorsteuerung ECU 23, der Bremssteuerung ECU 24, der Gruppe von Fahrzeuggeschwindigkeitsmessern, eines UpM-Messers, eines Temperaturmessers und einer Alarmeinrichtung 25 und der Sicherheitsgurt-Vorspanneinrichtung 26 auf der Basis der Zielinformation, der Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 27 und der Information über die Abbiegerichtung von dem Gierratensensor 28 durch.
<AUSWIRKUNG>
Bei der Radareinrichtung 1 nach der oben beschriebenen Ausführungsform werden, da die Bandbreitenfilter 6 unterschiedliche Charakteristiken für jeden Kanal aufweisen, an den Detektionssignalen jeweiliger Kanäle Veränderungen bewirkt in einen Frequenzband, das höher ist als die Nyquist-Frequenz. Folglich wird dann, wenn die Signalkomponenten, die durch Durchführen einer Frequenzanalyse an den Detektionssignalen erhalten werden, durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, die Signalfrequenz, die die Veränderungen enthält, erfasst. Daher ist es möglich festzustellen, ob die Signalkomponenten des Ziels durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden. Es ist möglich, einen Detektionsfehler bezüglich des Ziels aufgrund der Erfassung von durch die Nachbildung erzeugten Signalkomponenten zu vermeiden durch Feststellen, ob die Signalkomponenten des Ziels durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden. Bei der Radareinrichtung 1 kann, da es im Gegensatz zum Stand der Technik nicht erforderlich ist, die Grenzcharakteristik des Bandpassfilters steil auszuführen, die Anzahl von Teilen verringert werden, und somit können die Kosten verringert werden. Die Radareinrichtung 1 benötigt zum Beispiel keine Überabtastung mittels eines Hochgeschwindigkeits-A/D-Wandlers, so dass sich die Kosten der Radareinrichtung nicht beträchtlich erhöhen.
Obwohl vorstehend bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, ist eine Radareinrichtung nach der Erfindung nicht darauf beschränkt und kann durch Kombinationen daraus implementiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011-110401 [0001]
JP 2004-069340 A [0005]

Claims

Radareinrichtung zum Detektieren eines Ziels, wobei die Radareinrichtung aufweist: eine Vielzahl von Antennen; eine Detektionssignal-Erzeugungseinheit, die dazu ausgebildet ist, Detektionssignale des Ziels auf der Basis von Sende- und Empfangswellen der Antennen zu erzeugen; und eine Detektionssignal-Verarbeitungseinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Frequenzanalyse an den von der Detektionssignal-Erzeugungseinheit erzeugten Detektionssignalen des Ziels durchzuführen, um Signalkomponenten des Ziels zu extrahieren, und einen vorbestimmten Prozess an den Signalkomponenten durchzuführen, um einen Abstand zu dem Ziel, eine relative Geschwindigkeit des Ziels und/oder eine Ausrichtung des Ziels zu berechnen, wobei die Detektionssignal-Erzeugungseinheit eine Filtereinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, Veränderungen an den jeweils den Antennen entsprechenden Detektionssignalen zu bewirken in einem Frequenzband, das höher ist als die Nyquist-Frequenz, welche eine halbe Abtastfrequenz ist, und wobei die Detektionssignal-Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, die Signalkomponenten aus den jeweils den Antennen entsprechenden Detektionssignalen zu erfassen, an denen die Filtereinheit die Veränderungen bewirkt, um festzustellen, ob die Signalkomponenten durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden.
Radareinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Filtereinheit Veränderungen an einer Stärke jedes der Detektionssignale und/oder einer Phase jedes der Detektionssignale bewirkt.
Radareinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Filtereinheit eine Vielzahl von Filtern aufweist, die jeweils den Antennen entsprechen, und eines der Filter eine andere Charakteristik aufweist als ein anderes der Filter.
Radareinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Detektionssignal-Verarbeitungseinheit feststellt, dass die Signalkomponenten durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, wenn die Signalkomponenten, die unterschiedliche Pegel aufweisen, bei einem Frequenzwert detektiert werden.
Radareinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Detektionssignal-Verarbeitungseinheit feststellt, das die Signalkomponenten durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, wenn eine Pegeldifferenz zwischen den Signalkomponenten bei der gleichen Frequenz ein vorbestimmter Wert oder größer ist.
Radareinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Detektionssignal-Verarbeitungseinheit feststellt, dass die Signalkomponenten durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden, wenn eine Phasendifferenz zwischen den Signalkomponenten bei einer Frequenz ein vorbestimmter Wert oder größer ist.
Verfahren zum Detektieren eines Ziels mit einer Radareinrichtung, die eine Vielzahl von Antennen aufweist, wobei das Verfahren umfasst: einen Detektionssignal-Erzeugungsschritt zum Erzeugen von Detektionssignalen des Ziels auf der Basis von Sende- und Empfangswellen der Antennen; und einen Detektionssignal-Verarbeitungsschritt zum Durchführen einer Frequenzanalyse an den in dem Detektionssignal-Erzeugungsschritt erzeugten Detektionssignalen des Ziels, um Signalkomponenten des Ziels zu extrahieren, und zum Durchführen eines vorbestimmten Prozesses an den Signalkomponenten, um einen Abstand zu dem Ziel, eine relative Geschwindigkeit des Ziels und/oder eine Ausrichtung des Ziels zu berechnen, wobei der Detektionssignal-Erzeugungsschritt einen Filterungsschritt umfasst, bei dem Veränderungen an den jeweils den Antennen entsprechenden Detektionssignalen bewirkt werden in einem Frequenzband, das höher ist als die Nyquist-Frequenz, welche eine halbe Abtastfrequenz ist, und wobei bei dem Detektionssignal-Verarbeitungsschritt die Signalkomponenten aus den jeweils den Antennen entsprechenden Detektionssignalen erfasst werden, an denen die Filtereinheit die Veränderungen bewirkt, um festzustellen, ob die Signalkomponenten durch die Nachbildung aufgrund der Nyquist-Frequenz erzeugt werden.