JP4128765B2

JP4128765B2 - パルス−エコー−レーダを有するセンサ装置

Info

Publication number: JP4128765B2
Application number: JP2001312121A
Authority: JP
Inventors: クリンネルトローラント; フォイクトレンダークラウス; シュミットホーク
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-10-10
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2021-10-10
Also published as: FR2815128A1; DE10049906A1; US6614388B2; SE0103356L; US20020067304A1; ITMI20012039A0; FR2815128B1; SE521603C2; JP2002156446A; ITMI20012039A1; SE0103356D0

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，パルス−エコー−レーダを有するセンサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＤＥ４４４２１８９Ａ１からは，車両の周囲領域内の距離測定システムにおいて，送信及び受信ユニットを具備するセンサが，同時に情報の送信と受信に使用されることが既知である。上記システムは，距離測定により，例えば正面衝突，側部衝突及び後部衝突の場合に，車両のためのパッシブな保護手段を作動させる。検出された情報を交換することにより，例えば該当するリリースシステムを作動させる判定を実行する。
【０００３】
さらに，いわゆるパルスレーダにより距離測定を行うことができ，その場合にギガヘルツ領域の電磁振動の矩形エンベロープを有するキャリアパルスが送信されることは，それ自体一般に既知である。かかるキャリアパルスは，目標対象により反射され，パルス送信からの時間と反射パルスの入射から，目標対象の距離及び（ドップラ効果を利用して制限つきで）目標対象の相対速度も容易に決定することができる。かかる測定原理は，例えばルドゥロフ（Ａ．Ｌｕｄｌｏｆｆ）の専門書「レーダ及びレーダ信号処理ハンドブック（ＨａｎｄｂｕｃｈＲａｄａｒｕｎｄＲａｄａｒｓｉｇｎａｌｖｅｒａｒｂｅｉｔｕｎｇ）」，第２−２１から２−４４，Ｖｉｅｗｅｇ出版，１９９３に記載されている。
【０００４】
上記車両内の搭乗者保護システムをより確実に駆動するために，通常，車両の周囲領域における各衝突状況に対する複数のレーダセンサが必要である。例えば車両搭乗者にとって衝突の危険となる対象を早期に検出するために，衝突早期認識（プレクラッシュ認識）が必要となる。
【０００５】
このとき，パルス−エコー駆動のために公知のレーダセンサは，通常は，固定の繰返し率で周期的にパルスを送信するので，各種送信機のパルス列は，通常区別されない。マイクロ波レーダシステムの送信機が互いに独立して，例えば６ＭＨｚのパルス繰返し率，２４ＧＨｚのキャリア周波数及び約３５０ｐｓのパルス幅で作動する場合には，各センサは固有パルスの対象エコーのみを受信するが，他の送信機のエコーは受信しないか，あるいは信号ノイズの形でのみ受信される。
【０００６】
また，例えばＤＥ１９８０２７２４Ａ１からは，監視装置においてコード化された超音波パルスが送信され，対応する信号−エコーセンサにより検出される方法が既知である。この場合には，受信パルスを区別可能とするために，パルスは，ランダム発生器により予めコード化され，その後コードに応じて選択的に評価される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記方法は，装置が複雑であり高コストであるという問題があった。
【０００８】
したがって，本発明の目的は，簡易かつ低コストで複数のパルスエコーを区別して認識することが可能な新規かつ改良されたパルス−エコー−レーダを有するセンサ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明の第１の観点においては，パルス−エコー−レーダシステムを有するセンサ装置であって，前記センサ装置によって，−マイクロ波送信発振器（２）のキャリア信号が，送信ウィンドウ内で予め設定されたパルス繰返し率でパルス状に送信され，目標対象で反射されて，ミキサー（７）内でパルスの送信からの時間と反射された放射の入射から，目標対象の位置が評価可能であり，かつ，−ランダム制御されるスイッチ（ＲｉあるいはＲ１〜Ｒ４）を使用してパルスが予め設定された確率で送信可能であり，その場合に送信ウィンドウの確率的なパルス列が受信機路（７，９，１０）内で既知である，パルス−エコー−レーダシステムを有するセンサ装置が提供される。
【００１０】
上記記載の発明では，複数の送信信号を区別することが可能な，簡易かつ低コストのセンサ装置が提供される。
【００１１】
また，−スイッチ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）を有する複数の送信機／受信機アッセンブリ（１１，２０，３０，４０）のアレイが構築されており，前記アッセンブリにおいて各送信ウィンドウの確率的なパルス列が，各受信機路（７，９，１０）内で既知であり，かつ，前記送信機／受信機アッセンブリ（１１，２０，３０，４０）は，前記各受信機路（７，９，１０）において，各送信ウィンドウの確率的なパルス列が別々に評価可能であるように，互いに結合されている，如く構成すれば，かかる回路配置によって，送信ウィンドウは，各送信機の確率的なパルス列に従って解放可能であり，かつ各受信機においては，受信ウィンドウが全ての送信されたパルスのために開放される。
【００１２】
また，−スイッチ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）によって，各送信ウィンドウは，各送信信号の確率的なパルス列に従って解放可能であり，前記各受信機路（７，９，１０）において受信ウィンドウは送信された全てのパルスのために，他のスイッチ（Ｒ’１，Ｒ’２，Ｒ’３，Ｒ’４）により開放され，その場合に，−各送信ウィンドウに対応づけられたパルスと，各々付属の受信されたパルスとの相関は，受信された信号が送信機／受信機アッセンブリ（１１，２０，３０，４０）の各ミキサー（７）においてキャリア信号と混合された後に，実施可能である，如く構成すれば，送信パルス列の確率的なコード化により，原理的には，複数の送信機／受信機アッセンブリを配置した場合に，受信されたパルス列から送信機と送信時点を再構築するので，異種の送信機に対するノイズ安全性を高めることが可能である。これは，受信ノイズ出力以外にコード化も検出に影響を与えるからである。したがって，簡易な方法で，目標対象の位置決定のために全アレイのクロスエコー評価が可能となる。さらに，いわゆる遅いエコー（即ち一義的領域（車両装置において使用する場合には例えば１５ｍ）の外部にある対象からのエコー）も区別することができる。これは，多重反射により発生する検出領域の外部にあると思われる見掛け対象についても，該当する。簡単な方法で，パルス繰返し率が増大される場合には，より大きい信号−ノイズ−距離も達成することができ，パルス周期は，検出領域にわたる光伝播時間を低減することができる。
【００１３】
また，各送信機／受信機アッセンブリ（１１，２０，３０，４０）には，各々送信機／受信機アッセンブリ（１１，２０，３０，４０）の送信路内のスイッチ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）により制御されるＦｉＦｏ−バッファメモリ（１６，１７，１８，１９）が設けられており，前記バッファメモリによって，前記各スイッチ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）のための各切換え信号を，各々決定可能な数の，クロックジェネレータ（５）の周期だけ遅延させることができる，如く構成すれば，送信機／受信機アッセンブリの各々に、送信機／受信機アッセンブリの送信路内のスイッチで制御されるＦｉＦｏ−レジスタが，各送信機に従属する信号と，各々付属の遅延した受信信号とを相関させるために，各受信信号は別々のアキュムレータに接続される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好適な実施の形態について，添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚，以下の説明及び添付図面において，同一の機能及び構成を有する構成要素については，同一符号を付することにより，重複説明を省略する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
まず，図１を参照しながら，第１の実施の形態について説明する。なお，図１は，第１の実施の形態にかかるマイクロ波レーダシステムの送信機／受信機アッセンブリ１の構成を示すブロック回路図である。
【００１６】
まず，図１に示すように，本実施形態にかかるマイクロ波レーダシステムは，例えば２４ＧＨｚのキャリアパルスを送信するための送信発振器２を有する。送信発振器２の第１の出力は，スイッチ３を介して，アッセンブリ１の出力４に脈動する出力信号が存在するように，切り換えられる。
【００１７】
スイッチ３は，例えば５０ＭＨｚのクロック周波数を有することのできるクロックジェネレータ５により駆動される。クロックジェネレータ５のクロック信号は，付加的なスイッチＲｉを介して案内され，このスイッチＲｉを介して送信パルス列が確率的にコード化される。かかるスイッチＲｉは，クロックジェネレータ５の各パルスが送信されるのではなく，その代わりにスイッチＲｉによって設定された確率Ｐによってのみパルスが送信されるようにする。アッセンブリ１の受信入力６には，目標対象により反射された受信信号が到達し，ミキサー７に案内される。
【００１８】
ミキサー７には，さらに，送信発振器２のキャリア信号が印加され，かかるキャリア信号は同様にクロックジェネレータ５のコード化されたクロック信号により，モジュール８内で時間係数τ（０から２π）だけ遅延されて，スイッチ３’を介して脈動されている。
【００１９】
モジュール８内の遅延により，従来技術から公知の方法で，センサ装置の距離ウィンドウが定められる。これは，入力６で受信された送信信号も，目標対象の距離により所定の伝播時間を有することによるものである。
【００２０】
混合により得られた距離に従属する信号は，ローパス９内でフィルタリングされて絶対値形成された後，アキュムレータ１０に案内される。目標対象により反射されたパルスエコーは，パルス遅延が正しく選択されている場合に，送信信号のコード化に基づいて，コード化なしで受信された場合のエネルギの一部分のみがアキュムレータ１０で検出される。この効果は，パルス繰返し率を単純に，例えば従来の６ＭＨｚから１８ＭＨｚあるいはそれ以上に高くすることにより補償することができる。
【００２１】
（第２の実施の形態）
次に，図２に基づいて，本実施形態にかかるパルス−エコー−レーダを有するセンサ装置を説明する。なお，図２は，送信機／受信機アッセンブリ１１，２０，３０及び４０のアレイの構造を示すブロック回路図である。なお，この送信機／受信機アッセンブリは，図１に示す送信機／受信機アッセンブリとは，大略，他のスイッチＲ１〜Ｒ４あるいはＲ’１〜Ｒ’４の位置及びその数が異なる。なお，第１の実施の形態と同一機能を有する構成要素は，図１と同一の参照符号を付している。
【００２２】
図２に示すように，複数の送信機／受信機アッセンブリ１１，２０，３０及び４０を使用する場合には，図１に示すスイッチＲｉに従って，スイッチＲ１〜Ｒ４による確率的なコード化を使用して，各出力４での送信信号の確率的なパルス列が，入力６での各受信路に既知である場合には，クロスエコー評価が可能である。
【００２３】
スイッチ３による各送信ウィンドウのパルス駆動は，本実施形態においては，アッセンブリ１１のスイッチＲ１〜アッセンブリ４０のスイッチＲ４により，各アッセンブリ１１〜４０の送信信号の確率的なパルス列に従って直接イネーブルにされ，あるいはディスエーブルにされる。
【００２４】
各アッセンブリ１１〜４０の受信路においては，全ての送信ウィンドウのパルスが受信される。したがって，各アッセンブリ１１〜４０内の受信ウィンドウは，ミキサー７とローパス９の前では，各送信パルスにより開放されなければならない。したがって，１つのモジュール１１〜４０の各確率的な送信列の相関は，ミキサー７の後方で初めて行われる。
【００２５】
ここでは，各入力６での受信信号が，ローパス９内でのフィルタリングと絶対値形成の後に，アッセンブリｉ（１１〜４０）の各送信路のスイッチＲｉ（Ｒ１〜Ｒ４）のランダムな値０または１に従って，該当するパルス周期において各アキュムレータＡｉ（ここではアッセンブリ１１内の１２〜１５）に接続され，あるいは接続されない。
【００２６】
このため，スイッチＲ１〜Ｒ４の切換え状態は，各アッセンブリ１１〜４０において該当する入力を介していわゆるＦｉＦｏバッファメモリ１６〜１９に案内され，切換え状態を，各決定可能な数のクロックジェネレータ５の周期だけ遅延させることができる。このことにより，所望に各種距離領域が評価可能となる。
【００２７】
各アキュムレータＡ_ｉの出力電圧は，スイッチパルス列が受信パルス列と相関関係にあるか否かに応じて区別される。従って，ｎ個の送信機について，ｎ^２のアキュムレータＡ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１…ｎ受信路ｉにおける送信機ｊのためのアキュムレータに従う）が得られる。このとき，アキュムレータＡ_ｉｉは，固有パルスエコーを有し，アキュムレータＡ_{ｉ，ｊ≠ｉ}はクロスエコーを有する。
【００２８】
レーダ波の伝播は，相反的であり，予測値についてＥ（Ａ_ｉｊ）＝Ｅ（Ａ_ｊｉ）が成立するので，２つのクロスエコーアキュムレータＡ_ｉｊ，Ａ_ｊｉは，各々同一の信号成分を有する。但し，そのノイズ成分は異なる。かかる状況を後続の処理において，ノイズをさらに減少させるために２つのアキュムレータ内容を平均するため，あるいは唯一のアキュムレータを実現して評価することにより，計算及びハードウェアの手間と費用を削減するために，利用することができる。
【００２９】
以上，本発明に係る好適な実施の形態について説明したが，本発明はかかる構成に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術思想の範囲内において，各種の修正例および変更例を想定し得るものであり，それらの修正例および変更例についても本発明の技術範囲に包含されるものと了解される。
【００３０】
【発明の効果】
複数の送信信号を区別することが可能な，簡易かつ低コストのセンサ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかるマイクロ波レーダシステムの送信機／受信機アッセンブリの構成を示すブロック回路図である
【図２】第２の実施の形態にかかるマイクロ波レーダシステムの送信機／受信機アッセンブリの構成を示すブロック回路図である
【符号の説明】
１マイクロ波レーダシステムの送信機／受信機アッセンブリ
２送信発振器
３スイッチ
４出力
５クロックジェネレータ
６受信入力
７ミキサー
８モジュール
９ローパス
１０アキュムレータ
１６ＦｉＦｏバッファメモリ

Claims

パルスエコーレーダシステムを有するセンサ装置であって、
所定のパルス繰り返し周波数を伴うパルスとして、キャリア信号を送信ウィンドウ内で送信するマイクロ波送信発振器と、
パルスの送信時点と目標対象から反射されたパルスの受信時点とから前記目標対象の位置を推定するために用いられるミキサを有する受信機路と、
前記送信ウィンドウ内で送信される確率的なパルス列が前記受信機路内で既知となるように、予め設定された確率でパルスを送信するためのランダムスイッチと、を備え、
複数の送信機／受信機アッセンブリは、前記複数のアッセンブリの各送信ウィンドウ内で送信される前記確率的なパルス列が各々の前記受信機路内で既知となるようにする複数の前記ランダムスイッチを有し、各々の前記受信機路内で、各送信ウィンドウ内で送信される前記確率的なパルス列と受信パルスとの相関が別個に評価されるように、互いに接続されることを特徴とする、パルスエコーレーダシステムを有するセンサ装置。
各送信機路内では、各送信信号の前記確率的なパルス列に対応するように前記ランダムスイッチを介して各送信ウィンドウが開放され、
各々の前記受信機路内では、送信された全てのパルスのために各受信ウィンドウが開放され、
各々の前記送信機／受信機アッセンブリのミキサで受信信号が前記キャリア信号と混合された後に、他のスイッチを介して各送信ウィンドウに対応する各パルスと各受信パルスとの相関がとられることを特徴とする、請求項１に記載のパルスエコーレーダシステムを有するセンサ装置。
クロックジェネレータと、
各々の前記送信機／受信機アッセンブリの前記送信機路内の前記ランダムスイッチにより制御され、前記クロックジェネレータの周期の任意に設定可能な倍数で各々の前記ランダムスイッチのための各切替信号を遅延させる、各送信機／受信機アッセンブリのＦＩＦＯバッファメモリと、を備えること特徴とする、請求項２に記載のパルスエコーレーダシステムを有するセンサ装置。