專利名稱：方位檢測裝置和雷達裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過發(fā)送和接收連續(xù)波來檢測目標方位的方位檢測 裝置，并且涉及一種采用方位檢測裝置的雷達裝置。
背景技術(shù)：
通常，雷達裝置被安裝在機動車輛中，以通過發(fā)送和接收連續(xù)波(即，
雷達波)4b^r測目標(例如，諸如欄桿或前方車輛的路邊物體)的存在。
更具體地，為了檢測目標的方位從而確定目標的位置，雷達裝置采用 陣列天線作為接收天線。例如，在日本專利首次公開No.H8-181537中所 披露的，通過以預定等間隔布置多個天線元件來配置陣列天線。
由于雷i^置被安裝在通常高速行駛的車輛中，因此要求雷達裝置能 夠檢測遠處位置(例如，距車輛100 m至200 m)處出現(xiàn)的目標的方位。 此外，為了滿足該要求，天線元件通常被布置，以使陣列天線的波束寬度 變窄(即，使陣列天線的主瓣尖銳)。
從而，雷i^置的方位檢測區(qū)域的角范圍變窄。在此，限定方位檢測 區(qū)域，使得僅當目標位于該區(qū)域中時雷達裝置才可以檢測目標的方位。另 外，在下文中，窄的角范圍將被稱為傳統(tǒng)角范圍，具有窄的角范圍的方位 檢測區(qū)域?qū)⒈环Q為傳統(tǒng)方位檢測區(qū)域。結(jié)果，雷達裝置很難在初期檢測從 側(cè)面插入到車輛前方的另一車輛。
因此，期望雷達裝置具有比傳統(tǒng)角范圍更寬的方位檢測區(qū)域的角范 圍，同時保持檢測遠處目標的方位的能力。
為了滿足以上要求，可以考慮配置接收天線，其包括具有以第一間隔 等距離隔開的多個天線元件的第一陣列天線，以及具有以比第一間隔更窄 的第二間隔等距離隔開的多個天線元件的第二陣列天線。
然而，利用以上配置，接收天線將增大，導致制造成本增加.另一方 面，可用于安裝雷達裝置的車輛中的空間通常有限，因此不希望增大接收 天線。

發(fā)明內(nèi)容
考慮上述問題提出本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種包括發(fā)射機、接收機、第一信號 發(fā)生器、第二信號發(fā)生器、第一方位檢測器以及第二方位檢測器的方位檢 測裝置。該發(fā)射機發(fā)射連續(xù)波。該接收機包括以預定間隔d布置的多個天 線元件。天線元件中的每一個均被配置為一旦接收到連續(xù)波被目標反射產(chǎn) 生的反射連續(xù)波則生成信號，第 一信號發(fā)生器基于由接收機的天線元件生
成的信號產(chǎn)生第一信號。第一信號相當于由以第一間隔dl布置的多個天 線元件生成的信號，其中，dl是d的整數(shù)倍。第二信號發(fā)生器基于由接 收機的天線元件生成的信號產(chǎn)生第二信號。第二信號相當于由以第二間隔 d2布置的多個天線元件生成的信號，其中，d2是d的整數(shù)倍且大于dl。 第一方位檢測器在其角范圍由dl限定的第一方位檢測區(qū)域內(nèi)，基于由第 一信號發(fā)生器產(chǎn)生的第一信號來險測目標的方位。第二方位檢測器在其角 范圍由d2限定的第二方位檢測區(qū)域內(nèi)，基于由第二信號發(fā)生器產(chǎn)生的第 二信號;^測目標的方位。
利用以上配置，方位檢測裝置可以檢測在笫 一方位檢測區(qū)域和第二方 位檢測區(qū)域內(nèi)的目標的方位。而且，由于d2大于dl，因此第一方位檢測 區(qū)域的角范圍比第二方位檢測區(qū)域的角范圍更寬，而第二方位檢測區(qū)域的 最大長度比第一方位檢測區(qū)域的最大長度更長。
因此，方位檢測裝置可以在初期檢測到從側(cè)面插入到車輛前面的另一 車輛以及能夠精確地檢測遠處物體的方位。
另夕卜，利用以上配置，使方位檢測裝置能夠檢測在第一方位檢測區(qū)域 內(nèi)和第二方位檢測區(qū)域內(nèi)的目標的方位，而不改變在接收機的天線元件之 間的預定間隔d并且不必將附加天線元件增加到接收機。換句話說，使提 供具有以上能力而不會使接收機增大的方位檢測裝置變得可能。
根據(jù)本發(fā)明的其他實施方式，第二信號發(fā)生器通過首先將由接收機的 天線元件生成的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號然后處理該數(shù)字信號來產(chǎn)生第二信 號。
在接JJ^天線元件的陣列中，位于陣列一端的m個相鄰天線元件一 起構(gòu)成子陣列天線，其中，m為大于或等于2的整數(shù)。子陣列天線可以直 接以模擬形式合成由m個相鄰天線元件生成的信號以產(chǎn)生合成信號。子陣列天線可以構(gòu)成第二信號發(fā)生器的一部分以將合成信號作為第二信號
之一輸出。此外，第二信號發(fā)生器可以將由除構(gòu)成子陣列天線的m個相 鄰天線元件之外的接收機的天線元件所生成的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并且 對每m個數(shù)字信號進行合成以產(chǎn)生第二信號之一。此外，dl可以等于d， 并且除構(gòu)成子陣列天線的m個相鄰天線元件之外的接收機的每個天線元 件均構(gòu)成第一信號發(fā)生器的一部分，以將由其本身生成的信號作為第一信 號之一輸出。另外，m可以等于2，以及d2可以為d的兩倍。
在方位檢測裝置中，dl可以等于d，并且接收機的至少一部分天線 元件中的每一個可以構(gòu)成第一信號發(fā)生器的一部分，以將由其本身生成的 信號作為第一信號之一輸出。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種雷達裝置，其包括發(fā)射機、接收 機、第一信號發(fā)生器、第二信號發(fā)生器、笫一方位檢測器、笫二方位檢測 器、第一距離檢測器、第二距離檢測器以及目標識別器。該發(fā)射機發(fā)射連 續(xù)波。該接收機包括以預定間隔d布置的多個天線元件。天線元件中的每 一個均被配置為一旦接收到連續(xù)波被目標反射產(chǎn)生的反射連續(xù)波則生成 信號。第一信號發(fā)生器基于由接收機的天線元件生成的信號產(chǎn)生第一信 號。第一信號相當于由以第一間隔dl布置的多個天線元件生成的信號， 其中，dl是d的整數(shù)倍。第二信號發(fā)生器基于由接收機的天線元件生成 的信號產(chǎn)生第二信號。第二信號相當于由以第二間隔d2布置的多個天線 元件生成的信號，其中，d2是d的整數(shù)倍且大于dl。第一方位檢測器在 其角范圍由dl限定的第一方位檢測區(qū)域內(nèi)，基于由第一信號發(fā)生器產(chǎn)生 的第一信號iM^測目標的方位。第二方位檢測器在其角范圍由d2限定的 第二方位檢測區(qū)域內(nèi)，基于由第二信號發(fā)生器產(chǎn)生的第二信號iM^測目標 的方位。第一距離檢測器基于由第一信號發(fā)生器產(chǎn)生的第一信號檢測目標 的距離。第二距離檢測器基于由第二信號發(fā)生器產(chǎn)生的第二信號檢測目標 的距離。目標識別器基于由第一方位檢測器和第二方位檢測器之一檢測的 目標的方位以及由第一距離檢測器和第二距離檢測器之一檢測的目標的 距離來識別目標。


根據(jù)下文中給出的詳細描述和本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的附圖本發(fā) 明將被更充分地理解，然而，不應將本發(fā)明限于特定實施例，而僅用于解 釋和理解的目的。在附圖中
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的包括雷達傳感器的駕駛支持 系統(tǒng)的蒼本配置的示意圖2是示出雷達傳感器的接收天線單元的整體配置的示意圖3是示出雷達傳感器的信號處理器的目標檢測過程的流程圖4是示出目標檢測處理的長距離檢測子過程的流程圖5是示出目標檢測處理的寬角范圍(wide-angular range)檢測子 過程的流程圖6A是示出傳統(tǒng)方位檢測區(qū)域的示意圖6B是示出雷達傳感器的寬方位檢測區(qū)域的示意圖6C是示出為傳統(tǒng)方位檢測區(qū)域和寬方位檢測區(qū)域的結(jié)合的組合方 位檢測區(qū)域的示意圖7是示出在長距離檢測子過程中確定頻率峰值的步驟的圖示；
圖8A和圖8B是示出在"1U巨離檢測子過程中獲得的MUSIC(多信號 分類)譜的示意圖；以及
圖9是示出由雷達傳感器識別的物體的示意圖。
具體實施例方式
圖l示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的包括雷達傳感器30的駕駛支 持系統(tǒng)l的IN^配置。
駕駛支持系統(tǒng)1安^^機動車輛的前部中。檢測在車輛前面出現(xiàn)的物 體的雷達傳感器30連接至駕駛支持ECU (電子控制單元)10。駕駛支持 ECU 10經(jīng)由LAN (局域網(wǎng))通信總線進一步連接至制動ECU 15、發(fā)動 機ECU 20、以及安全帶ECU 25中的每一個。
ECU 10、 15、 20以及25中的每一個均主要配置有包括CPU、 ROM 和RAM的微計算機。ECU 10、 15、 20以及25中的每一個還包括用于經(jīng) 由LAN通信總線執(zhí)行通信的總線控制器。
雷達傳感器30被配置為FMCW (調(diào)頻連續(xù)波)型的EHF (極高頻) 雷達裝置。雷達傳感器30通itiH送和接收在EHF帶中的調(diào)頻連續(xù)波來識別目標(例如，前方車輛或路旁欄桿)。此外，雷達傳感器30產(chǎn)生關(guān)于所 識別目標的目標信息，并且將指示所產(chǎn)生的目標信息的信號輸出至駕駛支
持ECUIO。另外，目標信息包括例如目標的位置(即，距離和方位)和 目標與車輛的相對t變。
制動ECU 15基于從轉(zhuǎn)向角傳感器(未示出)、橫擺率傳感器(未示 出)、以及主缸壓力傳感器(未示出)輸出的信號確定車輛的制動狀態(tài)， 并將指示所確定的制動狀態(tài)的信號輸出至駕駛支持ECUIO。而且，制動 ECU 15從駕駛支持ECU 10接收指示例如車輛的期望加iiA和制動命令 的信號。然后，基于所確定的制動狀態(tài)和從駕駛支持ECU 10接收的信號， 制動ECU 15通過控制包括在車輛的液壓回路中的增壓閥和減壓閥(未示 出)來控制施加至車輛的制動力。
發(fā)動機ECU 20基于從車輛i^L傳感器(未示出)、節(jié)氣門位置傳感 器(未示出)以a速器位置傳感器(未示出)輸出的信號來確定車輛發(fā) 動機的操作M，并將指示確定的發(fā)動機操作條件的信號輸出至駕駛支持 ECU 10。此夕卜，發(fā)動機ECU20從駕駛支持ECU10接收指示例如車輛的 期望加速度和斷油命令的信號。然后，基于確定的發(fā)動機操作條件和從駕 駛支持ECU 10接收的信號，發(fā)動機ECU 20通過控制發(fā)動機的節(jié)流閥來 控制發(fā)動機的驅(qū)動力。
當從駕駛支持ECU 10接收的報警信號時，安全帶ECU 25通過控制 伺服電機(未示出)來控制車輛安全帶的約束力；上述報警信號警告車輛 與目標的碰撞是不可避免的。
另外，盡管圖中未示出，但報警蜂鳴器、監(jiān)視器、巡総制開關(guān)、以 及期望的車輛間距離設(shè)置開關(guān)也被連接至駕駛支持ECU 10。
駕駛支持ECU 10基于由雷達傳感器30產(chǎn)生的目標信息和由巡航控 制開關(guān)和期望的車輛間距離設(shè)置開關(guān)設(shè)置的參數(shù)來執(zhí)行用于在車輛和前 方車輛之間保持適當距離的控制.更具體地，駕駛支持ECU10將指示期
望加速度和斷油命令的信號輸出至發(fā)動機ECU 20，并且將指示期望加速 度和制動命令的信號輸出至制動ECU 15。
而且，駕駛支持ECU 10基于從雷達傳感器30接收的目標信息確定 車輛和目標之間相撞的發(fā)生概率。當所確定的概率高于預定值時，駕駛支 持ECU 10將制動命令輸出至制動ECU 15以增加制動力，并且將報警信 號輸出至安全帶ECU 25以增加安全帶的約束力.也就是說，在本實施例中，駕駛支持系統(tǒng)1既用作ACC (自動巡航 控制)系統(tǒng)以基于由雷達傳感器30產(chǎn)生的目標信息來保持在車輛和前方 車輛之間的適當距離，還用作PCS (預碰撞安全)系統(tǒng)以基于由雷達傳 感器30產(chǎn)生的目標信息來控制制動力和安全帶的約束力。
在描述了駕駛支持系統(tǒng)1的整體配置之后，在下文中將描述雷達傳感 器30的配置和IMt。
雷達傳感器30包括振蕩器32、放大器33、信號劃分器34、發(fā)射天 線36、接收天線單元40、混頻器43、放大器44、濾波器45、 A/D (撒 數(shù))轉(zhuǎn)換器46以及信號處理器50.
振蕩器32生成被調(diào)頻以使其具有上升間隔(uphill interval)和下降 間隔(downhillinterval)的EHF信號；在上升間隔中，信號的頻率隨著 時間線性增加；在下降間隔中，頻率隨著時間線性減小。
放大器33放大由振蕩器32生成的EHF信號。信號劃分器34將由放 大器33放大的EHF信號分成傳輸信號Ss和本地信號L。發(fā)射天線36輻 射對應于傳i^信號Ss的雷達波(即，連續(xù)波)。
接收天線單元40接收雷達波被目標反射產(chǎn)生的雷達回波(或^JN"的 雷達波)，并將對應于所接收的雷達回波的接收信號Sr輸出至混頻器43。
混頻器43將從接收天線單元40輸出的接收信號Sr和M信號L進 行混頻，產(chǎn)生拍頻信號BT。放大器44將混頻器43產(chǎn)生的拍頻信號BT 放大。濾波器45過濾由放大器44放大的拍頻信號BT，從而從拍頻信號 BT中去除不必要的分量。A/D轉(zhuǎn)換器46將經(jīng)濾波器45濾波的拍頻信號 BT轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
信號處理器50被配置成主要具有包括CPU、 ROM、和RAM的微 計算機。信號處理器50控制振蕩器32的啟動和停止；其還控制拍頻信號 BT到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。而且，信號處理器50處理從A/D轉(zhuǎn)換器46輸出 的數(shù)字信號，并且執(zhí)行將在以下描述的目標檢測過程。
圖2示出了雷達傳感器30的接收天線單元40的整體配置。
接收天線單元40包括陣列天線41和接收切換器42.陣列天線41包 括n個天線元件Ari (i = l，2，…，n),其中，n為大于或等于4的整數(shù)。 另外，在本實施例中，n = 10。每個天線元件Ari均被配置成一旦接收到 雷達回波則生成信號。接收切換器42每次順序地選擇天線元件Ari中的 一個或兩個，并且將由所選的一個或兩個天線元件Ari產(chǎn)生的信號作為接收信號Sr提供至混頻器43。
更具體地，在本實施例中，陣列天線41的n個天線元件Ari在陣列 方向上以預定間隔d布置。
此外，在n個天線元件Ari中，位于陣列天線41一端的m (m為大 于或等于2的整數(shù)；在本實施例中，m = 2)個相鄰天線元件Arl至Arm (在本實施例中，為Arl和Ar2)—起構(gòu)成了第一子陣列天線41a;位于 另 一端的m個相鄰天線元件Ar(n-(m-l))至Arn (在本實施例中，為Ar9 和ArlO) —起構(gòu)成第二子陣列天線41b。
第一子陣列天線41a直接以模擬形式合成由天線元件Arl至Arm生 成的信號以產(chǎn)生第一合成信號。第一子陣列天線41a被用作單個天線以將 第 一合成信號輸出至接收切換器42。
第二子陣列天線41b直接以模擬形式合成由天線元件Ar(n-(m-l))至 Arn生成的信號以產(chǎn)生第二合成倌號。第二子陣列天線41b被用作單個天 線以將第二合成信號輸出至接收切換器42。
天線元件Ar(m+1)至Ar ( n-m )(在本實施例中，為Ar3至Ar8 )中 的每一個被用作單個天線，以將由其本身生成的信號輸出到接收切換器 42。
接收切換器42包括(n-2(m-l))個可選接收信道CHj (j=l， 2，…， n-2(m-l))。更具體地，在本實施例中，接收切換器42包括8個接收信道 CH1至CH8。接收信道CH1連接至由天線元件Arl和Ar2構(gòu)成的笫一 子陣列天線41a。接收信道CH2至CH7分別連接至天線元件Ar3至Ar8。 接收信道CH8連接至由天線元件Ar9和ArlO構(gòu)成的第二子陣列天線 41b。
具有上述配置的雷達傳感器30以以下方式工作。
首先，振蕩器32在信號處理器50的控制下振蕩，從而產(chǎn)生EHF信 號。然后，由放大器33放大EHF信號，并由信號劃分器34將其分成傳 輸信號Ss和本地信號L。 一旦接收到傳輸信號Ss，發(fā)射天線36就輻射對 應于傳輸信號Ss的雷達波。
此外，當雷達波被目標>^射時，雷達回波(即，反射的雷達波)^Ut 射回雷達傳感器30,并且由所有天線元件Ari(i-l，2，…，n)接收。然而， 接收天線單元40的接收切換器42每次僅順序地選擇接收信道CHj (j=l， 2，…，n-2(m-l))之一。從而，只有從連接至所選信道CHj的第一子陣列天線41a、天線元件Ar(m+1)至Ar(n-m)和第二子陣列天線41b之一輸出 的信號被作為接收信號Sr輸出至混頻器43?；祛l器43將接收信號Sr和 M信號L進行混頻，產(chǎn)生拍頻信號BT。然后，拍頻信號BT由放大器 44放大，由濾波器45濾波，并且由A/D轉(zhuǎn)換器46將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。 該數(shù)字信號被輸出至信號處理器50。然后，信號處理器50處理數(shù)字信號 以產(chǎn)生目標信息。此后，信號處理器50將指示所產(chǎn)生的目標信息的信號 輸出到駕駛支持ECU 10.
另夕卜，在本實施例中，接收天線單元40的接收切換器42以以下方式 切換接收信道CHj (2,…，n-2(m-l)):在雷達波的每個調(diào)頻周期期間， 每個接收信道CHj被選擇預定次數(shù)(例如，10M次)。而且，在將拍頻信 號BT轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號中，A/D轉(zhuǎn)換器46與由接收切換器42切換接收信 道CHj同步地對拍頻信號BT進行采樣.從而，對于雷達波的每個調(diào)頻 周期中的上升間隔和下降間隔中的每一個，對于每個接收信道CHj,拍頻 信號BT被采樣預定次數(shù)(例如，512次)。
圖3示出了信號處理器50的目標檢測過程。該過程在雷達傳感器30 啟動時開始，并以預定時間間隔重復。另外，雷達傳感器30在接通車輛 的點火開關(guān)時被啟動。
首先，在步驟SllO，信號處理器50接收來自駕駛支持ECU10的信 號。該信號指示例如車輛的當前運行速度和前方it^的形狀(例如，所估 計的前方道路的曲率半徑R )。
在步驟S120，信號處理器50啟動振蕩器32以開始傳輸雷達波。
在步驟S130,信號處理器50接M A/D轉(zhuǎn)換器46輸出的數(shù)字信號.
在步驟S140，信號處理器50停止振蕩器32以停止傳輸雷達波。
在步驟S150,信號處理器50利用抽取濾波器(decimation filter)對 數(shù)字信號進行濾波。
在步驟S160,信號處理器50對經(jīng)濾波的數(shù)字信號執(zhí)行頻率分析(更 具體地，快速傅立葉變換)以獲得針對每個接收信道CHj (j=l， 2，…, n-2(m-l))和針對每個調(diào)頻周期的上升和下降間隔中的每一個的拍頻信號 BT的功率鐠(或頻諉)。
在步驟S170，信號處理器50執(zhí)行在圖4中所示的^巨離檢測過程。
現(xiàn)在參考圖4，在長距離檢測子過程中，在步驟S1710,信號處理器50首先基于在主過程的步驟S160處獲得的功率鐠來產(chǎn)生特定譜。
更具體地，在本實施例中，基于從接收信道CH1輸出的接收信號Sr 獲得的功率鐠構(gòu)成第一特定鐠；接收信道CHI連接至由天線元件Arl和 Ar2 (見圖2)構(gòu)成的第一子陣列天線41a。將基于從接收信道CH2輸出 的接收信號Sr獲得的功率語與基于從接收信道CH3輸出的接收信號Sr 獲得的功率譜合成，以產(chǎn)生第二特定鐠；接收信道CH2和CH3分別連接 至天線元件Ar3和Ar4.因此，第二特定鐠可以被看作是基于從由天線元 件Ar3和Ar4構(gòu)成的虛擬子陣列天線輸出的信號而獲得的，將基于從接 收信道CH4輸出的接收信號Sr獲得的功率譜與基于從接收信道CH5輸 出的接收信號Sr獲得的功率譜合成，以產(chǎn)生笫三特定譜；接收信道CH4 和CH5斧別連接至天線元件Ar5和Ar6。因此，第三特定鐠可以被看作 是基于從由天線元件Ar5和Ar6構(gòu)成的虛擬子陣列天線輸出的信號所獲 得的，將基于從接收信道CH6輸出的接收信號Sr獲得的功率譜與基于從 接收信道CH7輸出的接收信號Sr獲得的功率鐠合成，以產(chǎn)生第四特定i瞽； 接收信道CH6和CH7分別連接至天線元件Ar7和Ar8。因此，笫四特定 譜可以被看作是基于從由天線元件Ar7和Ar8構(gòu)成的虛擬子陣列天線輸 出的信號而獲得的?；趶慕邮招诺繡H8輸出的接收信號Sr獲得的功率 語構(gòu)成第五特定諳；接收信道CH8連接至由天線元件Ar9和ArlO構(gòu)成 的第二子陣列天線41b。從而，第一、第二、第三、第四和第五特定鐠可 以被看作是基于從以第二間隔d2等距離隔開的五個子陣列天線或五個天 線元件輸出的信號所獲得的功率譜；d2是d的整數(shù)倍，更具體地在本實 施例中是d的2倍(即，d2=2xd)(見圖2)。
從而，廣義上，信號處理器50可以被看作是基于從所有天線元件Arl 至ArlO輸出的信號產(chǎn)生第二信號的信號發(fā)生器，該第二信號相當于從以 笫二間隔d2等距離隔開的五個天線元件輸出的信號。而且，特定鐠可以 被看作通過頻率分析第二信號獲得的功率譜。
在圖4的步驟S1720，信號處理器50確定在步驟S1710產(chǎn)生的特定 鐠中的頻率"^值；該頻率辟，值表示到已反射了雷達波的目標候選的距離。 換句話說，在該步驟，信號處理器50檢測目標候選。
更具體地，在本實施例中，信號處理器50首先通過對在步驟S1710 處產(chǎn)生的第一、第二、第三、第四和第五特定謙取平均來計算平均鐠。然 后，信號處理器50確定超過預定閾值的平均譜中的局部最大點，作為頻 率峰值。另外，在本實施例中，閾值被預先確定，以使其隨著頻率降低。例如，圖7示出了平均語之一，其中，存在五個局部最大點，每一個均超 過預定閾值，因而代表頻率峰值之一。
在隨后的步稞S1730，信號處理器50基于在步驟S1710產(chǎn)生的特定 諉確定在步驟S1720處檢測出的目標候選的方位。
更具體地，在本實施例中，信號處理器50使用從特定譜產(chǎn)生MUSIC (多信號分類)鐠的已知MUSIC方法來確定目標候選的方位。例如，圖 8A和圖8B分別示出了針對一個調(diào)頻周期的上升間隔和下降間隔產(chǎn)生的 MUSIC諉。另外，MUSIC鐠中的峰值表示目標候選的方位。
在步驟S1740,信號處理器50識別臨時目標并產(chǎn)生關(guān)于所識別的臨 時目標的目標信息。
更具體地，在本實施例中，信號處理器50將在步驟S1720針對調(diào)頻 周期的上升間隔、基于平均鐠確定的頻率J^值與在步驟S1720針對調(diào)頻周 期的下降間隔、基于平均鐠確定的頻率峰值相匹配。此外，信號處理器 50為每個匹配的頻率峰值對確定在匹配的對之間的功率和方位的差是否 在各自允許的范圍內(nèi)；如果確定結(jié)果是肯定的(即，"是")，則信號處理 器50識別由匹配的頻率>%值對指示的臨時目標.此外，信號處理器50 產(chǎn)生關(guān)于每個所識別臨時目標的目標信息；目標信息包括臨時目標的距離 和方位。
而且，在本實施例中，第二間隔d2還^:預定為與傳統(tǒng)雷達傳感器的
天線元件布置的間隔相同。從而，如圖6A中所示，通過執(zhí)行W巨離檢測 子過程，雷達傳感器30的方位檢測區(qū)域變得與傳統(tǒng)方位檢測區(qū)域相同， 并且方位檢測區(qū)域的角范圍(由圖6中的± oc。指出)變得與傳統(tǒng)角范圍 相同。結(jié)果，使雷達傳感器30檢測在車輛^巨離處的目標成為可能。
返回圖3中所示的主過程(即，目標檢測過程)，在步驟S180，信號 處理器50執(zhí)行圖5中所示的寬角范圍檢測子過程。
現(xiàn)在參考圖5，在寬角范圍檢測子過程的步驟S1810處，信號處理器 50首先選擇在主過程的步驟S160獲得的所有功率鐠的一部分作為寬角范 圍譜；然后，信號處理器50確定寬角范圍譜中的頻率峰值；該頻率峰值 表示到已反射雷達波的目標候選的距離。換句話說，在該步驟，信號處理 器50檢測候選目標。
更具體地，在本實施例中，在主過程的步驟S160處獲得的所有功率 鐠中，信號處理器50僅選擇基于從接收信道CH2至CH7輸出的接收信號Sr獲得的那些功率鐠作為寬角范圍譜；接收信道CH2至CH7分別連 接至以預定間隔d等距離隔開的天線元件Ar3至Ar8.此外，信號處理 器50通過對所有寬角范圍譜取平均來計算平均寬角范圍語。然后，信號 處理器50將平均寬角范圍鐠中超過預定閾值的局部最大點確定為頻率峰 值。
從而，在廣義上，信號處理器50可以被看作是基于從所有天線元件 Arl至ArlO輸出的信號產(chǎn)生相當于從以笫一間隔dl等距離隔開的六個 天線元件輸出的信號的第一信號的信號發(fā)生器；dl是d的整數(shù)倍且小于 d2，更具體地在本實施例中dl等于d (即，dl-d)。而且，寬角范圍鐠可 以被看作通過頻率分析笫一信號獲得的功率譜。
在圖5的步驟S1820處，信號處理器50基于在步驟S1810獲取的寬 角范圍譜確定在步驟S1810檢測的目標候選的方位。
另夕卜，在本實施例中，信號處理器50使用已知的DBF (數(shù)字波束形 成)方法確定目標候選的方位。
在步驟S1830，信號處理器50識別臨時目標并產(chǎn)生關(guān)于所識別臨時 目標的目標信息。
更具體地，在本實施例中，信號處理器50將在步驟S1810針對調(diào)頻 周期的上升間隔、基于寬角范圍譜確定的頻率峰值與在步驟S1810針對調(diào) 頻周期的下降間隔、基于寬角范圍謙確定的頻率峰值相匹配.此外，信號 處理器50為每個匹配的頻率峰值對確定在匹配的對之間的功率和方位的 差是否在各自允許的范圍內(nèi)；如果確定結(jié)果是肯定的(即，"是")，則信 號處理器50識別由匹配的頻率蜂，值對指示的臨時目標。此外，信號處理 器50產(chǎn)生關(guān)于每個所識別臨時目標的目標信息；該目標信息包括臨時目 標的距離和方位。
而且，在本實施例中，dl(或d)是d2的一半，從而，如圖6B所示， 通過執(zhí)行寬角范圍檢測子過程，雷達傳感器30的方位檢測區(qū)域的最大長 度變得比傳統(tǒng)方位檢測區(qū)域更短；然而，方位檢測區(qū)域的角范圍(在圖 6B中由土 P。指出)變得比傳統(tǒng)角范圍寬很多(即，P〉ot)。另外，具有 更寬角范圍的方位檢測區(qū)域在下文中被稱為寬方位檢測區(qū)域。
返回圖3中所示的主過程(即，目標檢測過程)，在步驟S190,信號 處理器50使長距離檢測子過程的結(jié)果與寬角范圍檢測子過程的結(jié)W目結(jié) 合.更具體地，在本實施例中，信號處理器50使圖6B所示的寬方位檢 測區(qū)域重疊在圖6A所示的傳統(tǒng)方位檢測區(qū)域上，獲得如圖6C中所示的 組合方位檢測區(qū)域。在此，組合方位檢測區(qū)域表示傳統(tǒng)方位檢測區(qū)域和寬 方位檢測區(qū)域的合并。而且，在由寬角范圍檢測子過程識別出的臨時目標 組中，信號處理器50僅將落在寬方位檢測區(qū)域和傳統(tǒng)范圍檢測區(qū)域的交 集之外的那些臨時目標增加到由長距離檢測子過程所識別的臨時目標組， 生成組合的臨時目標組。在此，該結(jié)合的臨時目標組表示由長距離檢測子
的合并。 " 1,"
在隨后的步驟S200，信號處理器50確定在組合的臨時目標組中的明 確目標.
更具體地，在本實施例中，信號處理器50首先將在目標檢測過程的
組合的臨時目標組進行匹配。然后，對于每個匹配的臨時目標對，信號處 理器50基于關(guān)于在先前周期中識別出的臨時目標的目標信息，估計在當 前周期中的臨時目標的位置和相對速度；此外，當在當前周期中所識別的 臨時目標的估計位置和實際位置之差與在當前周期中所識別的臨時目標 的估計相對速度和實際相對速度之差小于各自的上限時，信號處理器50 確定匹配的臨時目標對具有歷史連接。此外，信號處理器50針對在當前 周期中識別出的每個組合的臨時目標對，確定臨時目標是否保持了多于預 定數(shù)量的連續(xù)周期的歷史連接；如果確定的結(jié)果是肯定的(即，"是")， 則信號處理器50將臨時目標確定為明確目標。
另外，在該步驟，信號處理器50基于明確目標的位置和相對iUL進 一步識別存在于組合方位檢測區(qū)域中的物體，如圖9中所示的路邊欄桿和 前方車輛。
在步驟S210，信號處理器50將關(guān)于明確目標的目標信息發(fā)送至駕駛 支持ECUIO。
此后，目標檢測過程結(jié)束。換句話說，信號處理器50完成了重復目 標檢測過程的當前循環(huán)。
如上所述，在根據(jù)本實施例的雷達傳感器30中，接收天線單元40 包括以預定間隔d布置的多個天線元件Ari (i-l, 2,…，n )。
信號處理器50基于由天線元件Ari生成的信號產(chǎn)生特定鐠。該特定鐠相當于每個均通it^從以第二間隔d2布置的多個天線元件之一輸出的 信號進行頻率分析所產(chǎn)生功率諳；d2是d的整數(shù)倍，更具體地在本實施 例是d的兩倍。信號處理器50基于特定譜確定在其角范圍(即，在圖6A 中的± oc°)由d2限定的傳統(tǒng)方位檢測區(qū)域內(nèi)的臨時目標的方位和距離。
換句話說，信號處理器50基于由天線元件Ari生成的信號產(chǎn)生第二 信號；第二信號相當于通過以第二間隔d2布置的多個天線元件生成的信 號；信號處理器50基于第二信號確定在傳統(tǒng)方位檢測區(qū)域中的臨時目標 的方位和3巨離。
而且，信號處理器50基于從由天線元件Ari生成的信號產(chǎn)生寬角范 圍譜。寬角范圍鐠相當于每個均通過對從以第一間隔dl布置的多個天線 元件之一輸出的信號進行頻率分析所產(chǎn)生的功率鐠；dl是d的整數(shù)倍且 小于d2，更具體地在本實施例中dl等于d (即，dl-d )。信號處理器50 基于寬角范圍鐠確定在其角范圍(即，圖6B中的土P。)由dl限定的寬 方位檢測區(qū)域中的臨時目標的方位和距離。
換句話^L，信號處理器50基于由天線元件Ari生成的信號產(chǎn)生第一 信號；第一信號相當于通過以第一間隔dl布置的多個天線元件生成的信 號；信號處理器50基于第一信號確定寬方位檢測區(qū)域中的臨時目標的方 位和距離。
而且，信號處理器50將由長距離檢測子過程識別的臨時目標組與由 寬角范圍檢測子過程識別的臨時目標組相結(jié)合，確定在組合的臨時目標組 中的明確目標，并JL基于明確目標的位置和相對速度識別在組合方位檢測 區(qū)域中的物體。
利用以上配置，雷達傳感器30可以檢測在寬方位檢測區(qū)域內(nèi)以及傳 統(tǒng)方位檢測區(qū)域內(nèi)的目標。寬方位檢測區(qū)域的角范圍比傳統(tǒng)方位檢測區(qū)域 的角范圍更寬，而傳統(tǒng)方位檢測區(qū)域的最大長度比寬方位檢測區(qū)域的最大 長度更長。從而，雷達傳感器30可以在初期檢測到從側(cè)面插入車輛前面 的另 一車輛并且能夠精確,測遠處目標的位置。
另外，利用以上配置，使得雷達傳感器30檢測在寬方位檢測區(qū)域和 傳統(tǒng)方位檢測區(qū)域內(nèi)的目標而不改變在天線元件Ari之間的預定間隔d并 且不將附加天線元件增加到接收天線單元40成為可能。換句話說，使得 提供具有以上能力的雷達傳感器30而不增大接收天線40成為可能。
此外，在雷達傳感器30中，信號處理器50通過首先將由天線元件Ar3至Ar8生成的信號轉(zhuǎn)換為相應的數(shù)字信號然后處理該數(shù)字信號來產(chǎn) 生第二至第四特定譜。
換句話說，信號處理器50可以容易地產(chǎn)生第二信號而不改變接收天 線單元40的;Wfe配置。
在接收天線單元40中，位于陣列41 一端的天線元件Arl和Ar2 一 起構(gòu)成第一子陣列天線41a;位于陣列41另一端的天線元件Ar9和ArlO 一起構(gòu)成第二子陣列天線41b。第一子陣列天線41a直接以模擬形式合成 由天線元件Arl和Ar2生成的信號以產(chǎn)生第一合成信號，基于該第一合 成信號進一步產(chǎn)生第一特定諳。第二子陣列天線41b直接以模擬形式合成 由天線元件A9和A10生成的信號以產(chǎn)生第二合成信號，基于該第二合成 信號進一步產(chǎn)生第二特定譜.
利用以上配置，接收信道CHj的數(shù)量從n(即，10)減小到(11-2(111-1)) (即，8)，從而減小了接收天線元件40的尺寸。
在接收天線單元40中，dl-d。由天線元件Ar3至Ar8生成的信號被 分別處理而沒有相互結(jié)合，以生成寬角范圍譜。
換句話說，天線元件Ar3至Ar8中的每一個均將通過其本身生成的 信號作為第 一信號之一輸出.
利用以上配置，產(chǎn)生寬角范圍谞(換句話說，第一信號)的過程被簡 化，提高了信號處理器50的效率。
雖然示出和描述了本發(fā)明的以上特定實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應 當理解，在不背離本發(fā)明的精神的情況下，可以做出多種修改、改變、以 及改進。
例如，在先前的實施例中，接收天線單元40的陣列天線41包括分別 位于陣列天線41的相對端的第一和第二子陣列天線41a和41b。然而， 還可以使第一和第二子陣列天線41a和41b位于陣列天線41的同一側(cè). 而且，陣列天線41還可以被配置為僅包括第一和第二子陣列天線41a和 41b中的一個，而省略另一個。此外，還可以將陣列天線41配置成不包 括子陣列天線，使得由天線元件Ari (i=l，2,... ,n)生成的所有信號中的 每一個均直接從接收天線元件40被輸出，而不以模擬形式與另一信號合 成。
在先前的實施例中，m等于2且d2-2xd，使得第一和第二子陣列天 線41a和41b中的每一個均包括相鄰的兩個天線元件，并且每兩個功率鐠被合成以產(chǎn)生特定鐠之一，該兩個功率頻譜是分別基于由相鄰的兩個天線
元件生成的信號產(chǎn)生的。然而，m還可以是大于2的其他整數(shù)(例如，3 或4)，只要d2-mxd。
在先前的實施例中，11=10并且111=2。然而，n和m可以為其他整數(shù); 例如，n=12并且m=3 。
在先前實施例中，dl=d。然而，dl可以為大于d的d的整數(shù)倍(例 如，dl=2xd),只要dKd2。
在先前的實施例中，MUSIC方法用于^巨離檢測子過程中以確定目 標候選的方位。然而，還可以使用諸如DBF (數(shù)字波束形成)方法的其 他方法來代替MUSIC方法。
在先前的實施例中，DBF方法被用于寬角范圍檢測子過程中以確定 目標候選的方位。但是，還可以使用諸如MUSIC方法的其他方法來代替 DBF方法。
在先前的實施例中，本發(fā)明祐JI用于在用作ACC (自動巡航控制) 系統(tǒng)和PCS (預碰撞安全)系統(tǒng)的駕駛支持系統(tǒng)1中采用的雷達傳感器 30。然而，本發(fā)明還可以應用于在任何其他車輛安全系統(tǒng)(諸如FCW(前 碰撞預警)系統(tǒng)或LCW (車道變換預警)系統(tǒng))中采用的任何其他雷達 裝置。
權(quán)利要求
1.一種方位檢測裝置，包括發(fā)射機，發(fā)射連續(xù)波；接收機，包括以預定間隔d設(shè)置的多個天線元件，所述天線元件中的每一個均被配置為一旦接收到所述連續(xù)波被目標反射產(chǎn)生的反射連續(xù)波則生成信號；第一信號發(fā)生器，基于由所述接收機的所述天線元件生成的信號產(chǎn)生第一信號，所述第一信號相當于由以第一間隔d1布置的多個天線元件生成的信號，其中，d1是d的整數(shù)倍；第二信號發(fā)生器，基于由所述接收機的所述天線元件生成的信號產(chǎn)生第二信號，所述第二信號相當于由以第二間隔d2布置的多個天線元件生成的信號，其中，d2是d的整數(shù)倍且大于d1；第一方位檢測器，在其角范圍由d1限定的第一方位檢測區(qū)域內(nèi)，基于由所述第一信號發(fā)生器產(chǎn)生的所述第一信號檢測所述目標的方位；以及第二方位檢測器，在其角范圍由d2限定的第二方位檢測區(qū)域內(nèi)，基于由所述第二信號發(fā)生器產(chǎn)生的所述第二信號檢測所述目標的方位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方位檢測裝置，其中，所述第二信號發(fā)生器后處理所述數(shù)字信號來產(chǎn)生所述第二信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方位檢測裝置，其中，在所述接收機的所述 天線元件的陣列中，位于所述陣列一端的m個相鄰天線元件一起構(gòu)成子 陣列天線，其中，m為大于或等于2的整數(shù)，所述子陣列天線直接以模擬形式合成由所述m個相鄰天線元件生成 的信號以產(chǎn)生合成信號，以及所述子陣列天線構(gòu)成所述第二信號發(fā)生器的一部分以將所述合成信 號作為所述第二信號之一輸出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方位檢測裝置，其中，所述第二信號發(fā)生器 將由除構(gòu)成所述子陣列天線的所述m個相鄰天線元件之外的所述接^L 的天線元件生成的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并ibit每m個所述數(shù)字信號進 行合成以產(chǎn)生所述第二信號之一。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方位檢測裝置，其中，dl = d，以及除構(gòu)成所述子陣列天線的所述m個相鄰天線元件之外的所述接^L 的天線元件中的每一個均構(gòu)成所述第一信號發(fā)生器的一部分，以將由其本 身生成的信號作為所述第一信號之一輸出。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方位檢測裝置，其中，m = 2，并且d2二2xd。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方位檢測裝置，其中，dl = d，以及所述接收機的至少 一部分天線元件中的每個構(gòu)成所述第 一信號發(fā)生 器的一部分，以將由其本身生成的信號作為所述第一信號之一輸出。
8. —種雷達裝置，包括 發(fā)射機，發(fā)射連續(xù)波；接收機，包括以預定間隔d布置的多個天線元件，所述天線元件中的 每一個均被配置為 一旦接收到所述連續(xù)波被目標反射產(chǎn)生的反射連續(xù)波 則生成信號；第一信號發(fā)生器，基于由所述接收機的所述天線元件生成的信號產(chǎn)生 第一信號，所述第一信號相當于由以第一間隔dl布置的多個天線元件生 成的信號，其中，dl是d的整數(shù)倍；第二信號發(fā)生器，基于由所述接收機的所述天線元件生成的信號產(chǎn)生 第二信號，所述第二信號相當于由以第二間隔d2布置的多個天線元件生 成的信號，其中，d2是d的整數(shù)倍且大于dl;第一方位檢測器，在其角范圍由dl限定的第一方位檢測區(qū)域內(nèi)，基 于由所述第 一信號發(fā)生器產(chǎn)生的所述第 一信號檢測所述目標的方位；第二方位檢測器，在其角范圍由d2限定的第二方位檢測區(qū)域內(nèi)，基 于由所述第二信號發(fā)生器產(chǎn)生的所述第二信號檢測所述目標的方位；第 一距離檢測器，基于由所述第 一信號發(fā)生器產(chǎn)生的所述第 一信號檢 測所述目標的距離；第二距離檢測器，基于由所述第二信號發(fā)生器產(chǎn)生的所述第二信號檢 測所述目標的距離；以及目標識別器，基于由所述第一方位檢測器和所述第二方位檢測器之一 檢測的所述目標的方位以及由所述第 一距離檢測器和所述第二距離檢測器之一檢測的所述目標的距離來識別所述目標。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雷達裝置，其中，所述第二信號發(fā)生器通過理所述數(shù)字信號來產(chǎn)生所述第二信號。
10.JL據(jù)權(quán)利要求8所述的雷達裝置，其中，在所述接收機的所述天 線元件的陣列中，位于所述陣列一端的m個相鄰天線元件一起構(gòu)成子陣 列天線，其中，m為大于或等于2的整數(shù)，所述子陣列天線直接以模擬形式合成由所述m個相鄰天線元件生成的信號以產(chǎn)生合成信號，以及所述子陣列天線構(gòu)成所述第二信號發(fā)生器的一部分以將所述合成信 號作為所述第二信號之一輸出。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的雷達裝置，其中，所述第二信號發(fā)生器將 由除構(gòu)成所述子陣列天線的所述m個相鄰天線元件之外的所述接)J^機的 天線元件生成的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并且對每m個所述數(shù)字信號進行 合成以產(chǎn)生所述第二信號之一。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的雷達裝置，其中，dl = d，以及除構(gòu)成所述子陣列天線的所述m個相鄰天線元件之外的所述接收機 的天線元件中的每個構(gòu)成所述第一信號發(fā)生器的一部分，以將由其本身生 成的信號作為所述第一信號之一輸出。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的雷達裝置，其中，m = 2，并且d2-2xd。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的雷達裝置，其中，dl = d，以及所述接收機的至少 一部分天線元件中的每一個均構(gòu)成所述第 一信號 發(fā)生器的一部分，以將由其本身生成的信號作為所述第一信號之一輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種方位檢測裝置和雷達裝置。在方位檢測裝置中，接收機包括以預定間隔d布置的天線元件。第一信號發(fā)生器基于由天線元件生成的接收信號來產(chǎn)生第一信號，該第一信號相當于以第一間隔d1布置的天線元件生成的信號，d1為d的整數(shù)倍。第二信號發(fā)生器基于接收信號來產(chǎn)生第二信號，該第二信號相當于以第二間隔d2設(shè)置的天線元件生成的信號，d2為d的整數(shù)倍且大于d1。第一方位檢測器在其角范圍由d1限定的第一方位檢測區(qū)域中基于第一信號來檢測目標的方位。第二方位檢測器在其角范圍由d2限定的第二方位檢測區(qū)域內(nèi)基于第二信號來檢測目標的方位。
文檔編號G01S13/58GK101604016SQ20091014604
公開日2009年12月16日 申請日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月10日
發(fā)明者安藤隆雅 申請人:株式會社電裝