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^L機動車輛中，以通it^送和接收連續(xù)波(即， 雷達波)4M^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(yù)定等間隔布置多個天線元件來配置陣列天線。
由于雷達裝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100m至200m)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，雷達裝置的方位檢測區(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5巨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(dǎo)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#、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 接收機包括多個第一天線元件，還包括第二天線元件。所有第一天線元件 和第二天線元件中的每一個均被配置為 一旦接收到由連續(xù)波被目標反射 產(chǎn)生的反射連續(xù)波則生成信號。第一天線元件以第一間隔dl來布置以形 成第 一天線元件的陣列。第二天線元件被布置以限定在其本身與位于笫一
天線元件的陣列端部的第一天線元件中的一個之間的第二間隔d2，其中 d2小于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)，基于由所有第一天線元件生成的信號檢測目標的方位。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)，基于由第二天線元件和 位于陣列端部并且與第二天線元件一起限定第二間隔d2的第一天線元件 中的所述一個生成的信號來險測目標的方位。
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小于dl，因此第二方位檢測 區(qū)域的角范圍比第一方位檢測區(qū)域的角范圍更寬，而第一方位檢測區(qū)域的 最大長度比第二方位檢測區(qū)域的最大長度更長。
另外，與包括如上所述的同樣數(shù)量和配置的第一天線元件的傳統(tǒng)方位 檢測裝置相比，M過將第二天線元件增加到第 一天線元件就使得方位檢 測裝置檢測在第二方位檢測區(qū)域以及第 一方位檢測區(qū)域內(nèi)的目標的方位 變得可能。換句話說，能夠提高方位檢測裝置的方位檢測能力同時抑制了 接收機尺寸的增加。
在以上方位檢測裝置中，第二方位檢測器可以基于在由第二天線元件 和位于陣列端部并且與第二天線一起限定第二間隔d2的第一天線元件中 的所述一個生成的信號之間的相位差和幅度差中的至少一個來檢測目標 的方位。
在以上方位檢測裝置中，第 一天線元件中的每一個均是通過結(jié)合多個 天線元件形成的復(fù)合天線元件。
優(yōu)選地，以上方位檢測裝置被用于機動車輛中。在這種情況下，方位 檢測裝置將能夠在初期檢測從側(cè)面插入到車輛前方的另一車輛，以及能夠精確地檢測遠處物體的方位。
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、第一方位檢測器、第二方位檢測器、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。該接收機包括多個第一天線 元件，還包括第二天線元件。所有第一天線元件和第二天線元件中的每一 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。第一天線元件以第一間隔dl布置以形成第一天線元件的陣列。第二 天線元件被布置以限定在其本身與位于第 一天線元件的陣列端部的第一
天線元件中的一個之間的第二間隔d2，其中d2小于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)，基于由所有第一天線元 件生成的信號檢測目標的方位。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)，基于由第二天線元件和位于陣列端部并與第二天線 元件一起限定第二間隔d2的第一天線元件中的所述一個生成的信號來檢 測目標的方位。第一距離檢測器基于所有笫一天線元件生成的信號檢測目 標的距離。第二距離檢測器基于由第二天線元件和第 一天線元件中的所述 一個生成的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(yīng)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)的蒼沐配置的示意圖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^巨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 過禾呈的i5ME圖；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^巨離檢測子過程中獲得的MUSIC(多信號 分類)鐠的示意圖；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1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)1的N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it^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 目標與車輛的相對速度。
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 IO接收指示例如車輛的期望加逸變和制動命令 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基于從車輛速度傳感器(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4H爭，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1復(fù)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、巡航控制開關(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， 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(yù)定值時，駕駛支 持ECU10將制動命令輸出至制動ECU15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)l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(yù)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^Mt。
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生成祐^調(diào)頻以^f吏其具有上升間隔(uphill interval)和下降間隔(downhill interval)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(yīng)于傳輸信號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(或反射的 雷達波)，并將對應(yīng)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 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。
如圖2所示，接收天線單元40包括天線元件組41和接收切換器42。 天線元件組41由(n + 1)個天線元件Ari (i = 1， 2,…，n+l)構(gòu)成，其中， n為大于或等于2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包括p 個接收信道CHj (j=l，2，...,p)，其中，p為大于或等于2的整數(shù)。另夕卜， 在本實施例中，p = 6。每個接收信道CHj均連接至天線元件Ari中的一 個或兩個。接收切換器42每次順序地選擇接收信道CHj中的一個，從而 將由連接至所選接收信道CHj的一個或兩個天線元件產(chǎn)生的信號作為接 收信號Sr輸出至混頻器43。
特別地，在天線元件組41中，n個天線元件Arl至Arn以預(yù)定間隔 d布置，形成陣列天線41A。剩余天線元件Ar(N+l)(即，在本實施例中 的Arll)構(gòu)成特定天線元件41B。此外，陣列天線41A包括(n/m)個 復(fù)合天線元件，每一個復(fù)合天線元件均通過結(jié)合天線元件Arl至Arn中 相鄰的m個形成，其中，m為大于或等于2的整數(shù)。另外，在本實施例 中，m=2。
9更具體地，在本實施例中，天線元件Arl和Ar2 ^iE合在一起形成 笫 一復(fù)合天線元件。第 一復(fù)合天線元件通過直接以模擬形式合成由天線元 件Arl和Ar2生成的信號來產(chǎn)生第一合成信號。此外，笫一復(fù)合天線元 件連接至接收切換器42的接收信道CH1，以將第一合成信號輸出至接收 信道CH1。
天線元件Ar3和Ar4祐ia合在一起以形成第二復(fù)合天線元件。笫二 復(fù)合天線元件通過直接以模擬形式合成由天線元件Ar3和Ar4生成的信 號來產(chǎn)生第二合成信號。此外，第二復(fù)合天線元件被連接至接收切換器 42的接收信道CH2，以將第二合成信號輸出至接收信道CH2。
天線元件Ar5和Ar6被組合在一起形成第三復(fù)合天線元件。第三復(fù) 合天線元件通過直接以模擬形式合成由天線元件Ar5和Ar6生成的信號 來產(chǎn)生第三合成信號。此外，第三復(fù)合天線元件被連接至接收切換器42 的接收信道CH3，以將第三合成信號輸出至接收信道CH3。
天線元件Ar7和Ar8^ia合在一起形成第四復(fù)合天線元件。第四復(fù) 合天線元件通過直接以模擬形式合成由天線元件Ar7和Ar8生成的信號 來產(chǎn)生第四合成信號。此外，第四復(fù)合天線元件被連接至接收切換器42 的接收信道CH4，以將第四合成信號輸出至接收信道CH4。
天線元件Ar9和Arl0 5MEia合在一起形成第五復(fù)合天線元件。第五復(fù) 合天線元件通過直接以模擬形式合成由天線元件Ar9和ArlO生成的信號 來產(chǎn)生第五合成信號。此外，第五復(fù)合天線元件被連接至接收切換器42 的接收信道CH5，以將第五合成信號輸出至接收信道CH5。
也就是說，在本實施例中，接收天線單元40的陣列天線41A包括在 陣列方向上以第一間隔dl設(shè)置的五個復(fù)合天線元件，其中dl是2倍的d (即，dl=2d)。另外，在五個復(fù)合天線元件中，由天線元件Ar9和Ar10 構(gòu)成并位于陣列天線41A的端部的第五復(fù)合天線元件在下文中被稱為特 定天線元件41C。
而且，在天線元件組41中，特定天線元件41B(即，本實施例中的 天線元件Arll)被布置以限定在其本身和特定天線元件41C之間的第二 間隔d2,其中，d2<dl。更具體地，在本實施例中，特定天線元件41B 被布置，使得從特定天線元件41B的中心到特定天線元件41C的中心(即， 天線元件Ar9與ArlO之間的中點)的距離等于d2。特定天線元件41B 被連接至接收切換器42的接收信道CH6，以將由其本身產(chǎn)生的信號輸出至接收信道CH6。
另外，在本實施例中，復(fù)合天線元件的數(shù)量等于(n/m)，并且復(fù)合天 線元件和特定天線元件41B中的每一個均連接至接收信道CHj中對應(yīng)的 一個信道。從而，接收信道CHj的數(shù)量p等于(n/m+l)。更具體地，當n 和m分別等于10和2時，p等于6。
具有上述配置的雷達傳感器30以下述方式工作。
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_^接收到傳輸信號Ss，發(fā)射天線36就輻射對 應(yīng)于傳輸信號Ss的雷達波。
此外，當雷達波被目標反射時，雷達回波(即，^^射的雷達波)M 射回雷達傳感器30,并且由所有天線元件Ari (i=l， 2，…，n+l)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，…，p)之一。從而，只有從連接至所選信道CHj的復(fù)合天線元 件和特定天線元件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和本地信號L進行混頻，產(chǎn)生拍頻信號BT。 然后，由放大器44放大拍頻信號BT，由濾波器45進行濾波，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處理該數(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。
另外，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 (j=l，2，...，p):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(yù)定次數(shù)(例如，1024次)。此外，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 中的上升和下降間隔中的每一個，針對每個接收信道CHj，以預(yù)定次數(shù)(例 如，512次)采樣拍頻信號BT。
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(yù)定時間間隔重復(fù)。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ECU 10的信 號。該信號指示例如車輛的當前運行il;變和前方道路的形狀(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^ 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，...，p) 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(或頻語)。
在步驟S170,信號處理器50執(zhí)行在圖4中所示的"M巨離檢測子過程。
現(xiàn)在參考圖4,在步騍S1710,信號處理器50首先選擇在主過程的步 驟S160處獲得的所有功率譜中的一部分作為第一譜；然后，信號處理器 50確定第一譜中的頻率峰值；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檢測目標候選。
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 頻譜中，信號處理器50僅選擇基于從接收信道CH1至CH5輸出的接收 信號Sr獲得的那些功率譜作為第一譜；接收信道CH1至CH5被分別連 接至以第一間隔dl等距離隔開的第一至第五復(fù)合天線元件。此外，信號 處理器50通過對所有第一譜取平均來計算第一平均鐠。然后，信號處理 器50確定第一平均鐠中超過預(yù)定第一閾值的局部最大點作為頻率峰值。 另外，在本實施例中，第一閾值被預(yù)先確定以使其隨頻率降低。例如，圖 7示出了第一平均譜之一，其中，存在五個局部最大點，其中的每一個均 超過第一閾值，因而均代表頻率峰值之一。
在隨后的步驟S1720，信號處理器50基于在步驟S1710處獲得的第 一鐠確定在步驟S1710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使用從第一鐠產(chǎn)生MUSIC (多信號分類)譜的已知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鐠。另外，MUSIC鐠中的峰值表示目標候選的方位。
在步驟S1730,信號處理器50識別臨時目標并產(chǎn)生關(guān)于所識別的臨
12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S1710針對調(diào)頻 周期的上升間隔、基于第一平均鐠確定的、頻率"^值與在步驟S1710針對 調(diào)頻周期的下降間隔、基于第一平均譜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"^值對確定匹配的頻率J^值對之間的功率 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識別由匹配的頻率崎，值對指示的臨時目標。而且，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if巨離和方位。
此外，在本實施例中，第一間隔dl被預(yù)先確定，以使其以與傳統(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 長距離檢測子過程，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)角范圍同。結(jié)果，使雷達傳感器30檢測距車輛長距離的目標成為可 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，在步驟S1810，信號處理器50首先選#^在主過程的步 驟S160處獲得的所有功率譜的一部分作為第二傳；然后，信號處理器50 確定第二鐠中的頻率峰值；頻率碎Hi表示到已Jl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檢測目標候選。
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
譜中，信號處理器50僅選擇基于從接收信道CH5和CH6輸出的接收信
號Sr獲得的那些功率鐠作為第二譜；接收信道CH5和CH6分別連接至
特定天線元件41C (即，由天線元件Ar9和ArlO構(gòu)成的第五復(fù)合天線元
件)和特定天線元件41B (即，天線元件Arll).而且，信號處理器50
通過對所有第二鐠取平均來計算第二平均諮。然后，信號處理器50將第 二平均譜中超過預(yù)定第二閾值的局部最大點確定為頻率J^值。
在圖5的步驟S1820,信號處理器50使用已知單脈沖方法來確定在 步驟S1810檢測出的目標候選的方位。
更具體地，根據(jù)單脈沖方法，信號處理器50基于經(jīng)由接收信道CH5 從特定天線元件41C輸出的接收信號Sr和經(jīng)由接收信道CH6從特定天線元件41B輸出的接收信號Sr之間的相位差和幅度差中的至少之一來確 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處針對調(diào) 頻周期的上升間隔、基于笫二平均譜確定的頻率J^值與在步驟S1810處針 對調(diào)頻周期的下降間隔、基于第二平均諉確定的頻率J^值相匹配。而且， 信號處理器50為每個匹配的頻率"^值對確定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；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，特定天線元件41B和41C以小于第一間隔dl 的第二間隔d2隔開。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 的更短；然而，方位檢測區(qū)域的角范圍(在圖6B中由士 p。指出)變得比 傳統(tǒng)角范圍寬^f艮多(即，P>a)。另外，具有較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將W巨離檢測子過程的結(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。此外，在通過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)方位檢測區(qū)域的交 集之外的那些臨時目標增加到通過"JU巨離檢測子過程識別的臨時目標組， 生成組合的臨時目標組。在此，該組合的臨時目標組表示由"J^巨離檢測子 過程識別的臨時目標組和由寬角范圍檢測子過程識別的臨時目標組的合 并.
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
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；而且，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以及在當前周期中所識別的臨時
目標的估計相對ilv變和實際相對:ii^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組，確定臨時目標是否保持了多于 預(yù)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速度進 一步識別在組合方位檢測區(qū)域中存在的物體，例如圖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ECU 10。
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(fù)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 包括陣列天線41A和特定天線元件41B。通過以第一間隔dl布置復(fù)合天 線元件來配置陣列天線元件41 A.特定天線元件41B被布置，以限定在 其本身和位于陣列天線41A端部的復(fù)合天線元件之一 (即，特定天線元 件41C)之間的第二間隔d2,其中，d2小于dl。
信號處理器50基于從復(fù)合天線元件輸出的接收信號Sr產(chǎn)生第一鐠。 然后，信號處理器50基于第一鐠確定其角范圍(即，圖6A中的土cx。) 由dl限定的傳統(tǒng)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基于從特定天線元件41B和41C輸出的接收信 號Sr產(chǎn)生第二譜。然后，信號處理器50基于第二鐠確定其角范圍(即， 圖6B中的士 P。)由d2限定的寬方位檢測區(qū)域中的臨時目標的方位和距 離。
而且，信號處理器50使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，在組合的臨時目標組中確定明確目標，并JL基于明確目標的位置和相對ily變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地檢測遠處目標的位置。
另外，與包括與雷達傳感器30相同的陣列天線41A的傳統(tǒng)雷達傳感 器相比，僅通過將特定天線元件41C增加到陣列天線41A,使得雷達傳 感器30檢測寬方位檢測區(qū)域以及傳統(tǒng)方位檢測區(qū)域中的目標變得可能。 換句話說，使得提高雷達傳感器30的目標檢測能力同時抑制接收天線單 元40尺寸的增加變得可能。
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(yīng) 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包括陣列天線41A和特 定天線元件41B(即，Ar(n+1));陣列天線41A被配置有以第一間隔dl 布置的復(fù)合天線元件；復(fù)合天線元件由以預(yù)定間隔d布置的n個天線元件 Arl至Arn纟且合形成。
可替換地，陣列天線41A可以直接配置有n個天線元件Arl至Arn 而不形成復(fù)合天線元件；特定天線元件41B可以被布置，以限定在其本 身和天線元件Arn之間的第二間隔d2。在這種情況下，必須將第二間隔 d2設(shè)置為小于預(yù)定間隔d,
在先前的實施例中，MUSIC方法用于W巨離檢測子過程中，以確定 目標候選的方位.然而，可以使用諸如DBF (數(shù)字波束形成)方法的其 他方法來4戈替MUSIC方法。
在先前的實施例中，本發(fā)明被應(yīng)用于在用作ACC (自動巡航控制) 系統(tǒng)和PCS (預(yù)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(yīng)用于在任何其他車輛安全系統(tǒng)(諸如FCW(前 碰撞預(yù)警)系統(tǒng)或LCW (車道變換預(yù)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，包括多個第一天線元件，還包括第二天線元件，所有所述第一天線元件和所述第二天線元件中的每一個均被配置為一旦接收到由所述連續(xù)波被目標反射產(chǎn)生的反射連續(xù)波則生成信號，所述第一天線元件以第一間隔d1被布置以形成所述第一天線元件的陣列，所述第二天線元件被布置以限定在其本身與位于所述第一天線元件的陣列的端部的所述第一天線元件中的一個之間的第二間隔d2，其中，d2小于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)，基于由所有所述第一天線元件生成的信號來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)，基于由所述第二天線元件以及位于所述陣列的端部并與所述第二天線元件一起限定所述第二間隔d2的所述第一天線元件中的所述一個生成的信號來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，所述第二方位檢測器 基于由所述第二天線元件以及位于所述陣列的端部并與所述第二天線元 件一起限定所述第二間隔d2的所述第一天線元件中的所述一個生成的信 號之間的相位差和幅度差中的至少一項來檢測所述目標的方位.
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方位檢測裝置，其中，所述第一天線元件中 的每一個均是通過結(jié)合多個天線元件形成的復(fù)合天線元件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方位檢測裝置，其中，所述方位檢測裝置被 用于機動車輛中。
5. —種雷達裝置，包括 發(fā)射機，發(fā)射連續(xù)波；接^，包括多個第一天線元件，還包括第二天線元件，所有所述第 一天線元件和所述第二天線元件中的每一個均被配置為 一旦接收到由所 述連續(xù)波被目標反射產(chǎn)生的>^射連續(xù)波則生成信號，所述第一天線元件以 第一間隔dl被布置以形成所述第一天線元件的陣列，所述第二天線元件被布置以限定在所述第二天線元件與位于所述笫一天線元件的陣列的端部的所述第一天線元件中的一個之間的第二間隔d2，其中，d2小于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 于由所有所述第一天線元件生成的信號來險測所述目標的方位；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 于由所述第二天線元件以及位于所述陣列的端部并與所述第二天線元件 一起限定所述第二間隔d2的所述第一天線元件中的所述一個生成的信號 來檢測所述目標的方位；第 一距離檢測器，基于由所有所述第 一天線元件生成的信號檢測所述 目標的距離；第二距離檢測器，基于由所述第二天線元件和所述第 一天線元件中的 所述一個生成的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。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的雷達裝置，其中，所述第二方位檢測器基于 由所述第二天線元件以及位于所述陣列的端部并與所述第二天線元件一 起限定所述第二間隔d2的所述第一天線元件中的所述一個生成的信號之 間的相位差和幅度差中的至少 一項#測所述目標的方位。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的雷達裝置，其中，所述第一天線元件中的每 一個均是通過結(jié)合多個天線元件形成的復(fù)合天線元件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的雷達裝置，其中，所述雷達裝置被用于機動 車輛中。
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，接收機包括多個第一天線元件，還包括第二天線元件。第一天線元件以第一間隔d1被布置以形成陣列。第二天線元件被布置，以限定其本身與位于陣列端部的第一天線元件之一之間的第二間隔d2，其中，d2小于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)域中基于由所有第一天線元件生成的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)域中基于由第二天線元件和位于陣列端部的第一天線元件生成的信號來檢測目標的方位。
文檔編號H01Q1/32GK101604015SQ20091014604
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